スイッチング回路理論

科目基礎情報

学校 岐阜工業高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 スイッチング回路理論
科目番号 0138 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 電気情報工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 後期:2
教科書/教材 論理回路入門(第3版) (浜辺隆二,森北出版,2015, 11)
担当教員 白木 英二

到達目標

本授業では,コンピュータのハードウェアシステムの基礎とのなる論理回路の知識と,これを設計する能力を習得する。具体的には以下の項目を目標とする。
①論理関数の簡単化(Q-M法)による回路設計の理解
②演算回路等の任意の機能を有する組み合わせ論理回路の理解
③カウンタ回路、レジスタ回路など順序回路の設計の理解
④HDLによる論理回路設計の理解

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1論理回路の簡単化手法を理解し、組み合わせ論理回路の設計に関する応用問題を解くことができる。論理回路の簡単化手法を理解し、組み合わせ論理回路の設計に関する基礎問題を解くことができる。論理回路の簡単化手法にかんする問題を解くことができない。
評価項目2演算回路など任意の機能を持つ複雑な組み合わせ論理回路の設計に関する応用問題を解くことができる。演算回路など任意の機能を持つ複雑な組み合わせ論理回路の設計に関する応用問題を解くことができる。複雑な組み合わせ論理回路の設計に関する基礎問題を解くことができる。複雑な組み合わせ論理回路の設計に関する問題を解くことができない。
評価項目3ミーリ型とムーア型順序機械の違いを説明することができ、複雑な順序回路の設計に関する応用問題を解くことができる。複雑な順序回路に関する基礎問題を解くことができる。順序回路に関する問題を解くことができない。
評価項目4HDLを用いて回路設計や解析ができる。HDLを用いて簡単な回路設計ができる。HDLを用いた回路設計ができない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
授業の進め方・方法:
板書およびプレゼンテーション(PPT)ソフトにより授業を行うので、ノートを取ること。また、授業中に行う演習問題と同等の問題を試験で出題するので、同等のレベルまでは各自で理解度の確認をすることが重要となる。授業の最後に必ず課題を科す。
英語導入計画:Technical terms
注意点:

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 論理回路の復習、クワイン・マクラスキー法(ALレベルC) クワイン・マクラスキー法による論理関数の簡単化を行うことができる。
2週 演算回路1(4ビット加算器、比較器) 4ビット加算器や比較器などの演算回路を設計することができる。
3週 演算回路2(桁上げ先見加算器) 桁上げ先見加算器を設計することができる。
4週 組み合わせ論理回路(エンコーダ/デコーダ、マルチプレクサ/デマルチプレクサ) エンコーダ/デコーダ、マルチプレクサ/デマルチプレクサを理解することができる。
5週 HDLによる論理回路設計 論理回路をHDLにより作成することができる。
6週 HDLを用いた論理回路のシミュレーション 組み合わせ論理回路を作成し、その動作について理解できる。
7週 フリップフロップの復習、順序回路の解析 フリップフロップの基礎を理解し、順序回路から論理関数の組み立てについて理解することができる。
8週 中間までのまとめ演習 論理関数の簡単化や、組み合わせ論理回路に関する問題を解くことができる。また、HDLによる回路設計ができる。
4thQ
9週 ミーリ型およびムーア型の状態遷移図、状態の符号化 ミーリ型およびムーア型の状態遷移図を理解できる
10週 順序回路の設計 フリップフロップの基礎を理解し、順序回路の動作を解析することができる。
11週 同期式カウンタの設計 状態遷移図や状態遷移表からカウンタ回路の組み立てについて理解できる。
12週 ミーリ型順序機械 状態遷移図からミーリ型順序機械の組み立てについて理解できる。
13週 ムーア型順序機械とビット検出器 状態遷移図からムーア型順序機械の組み立てについて理解できる。
14週 HDLによる順序回路の実装(ALのレベルB) 順序回路を作成し、その動作について理解できる。
15週 期末試験
16週 期末試験の解答・実際の論理デバイスの実現方法の紹介(ALのレベルC) 現存の論理デバイスの実現方法について理解できる。

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
基礎的能力工学基礎情報リテラシー情報リテラシー論理演算と進数変換の仕組みを用いて基本的な演算ができる。4
専門的能力分野別の専門工学情報系分野計算機工学基本的な論理演算を行うことができる。4
基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。4
論理式の簡単化の概念を説明できる。4
簡単化の手法を用いて、与えられた論理関数を簡単化することができる。4
論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。4
与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。4
組合せ論理回路を設計することができる。4
フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。4
レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。4
与えられた順序回路の機能を説明することができる。4
順序回路を設計することができる。4
ハードウェア記述言語など標準的な手法を用いてハードウェアの設計、検証を行うことができる。4
分野別の工学実験・実習能力情報系分野【実験・実習能力】情報系【実験・実習】与えられた仕様に合致した組合せ論理回路や順序回路を設計できる。4

評価割合

中間課題期末試験課題合計
総合評価割合10010050250
得点10010050250