到達目標
学習目的：ディジタル表現されたデータを処理する原理を理解し，データを処理するための簡単な回路を設計できること。
到達目標：
１． 組合せ論理回路を設計することができる。
２． 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。
３． レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路や与えられた簡単な順序回路の動作について説明することができる。
４． 簡単な順序回路を設計することができる。
ルーブリック
| 優 | 良 | 可 | 不可 |
| 評価項目1 | 任意の組合せ論理回路を設計することができる。 | 加算器などの基本的な組合せ論理回路を設計することができる。 | 単純な論理回路を設計することができる。 | 単純な組合せ論理回路を設計することができない。 |
| 評価項目2 | フリップフロップを相互に変換することができる。 | フリップフロップなどの順序回路の基本素子について，その動作と特性を明快に説明することができる。 | フリップフロップなどの順序回路の基本素子について，その動作と特性を理解している。 | フリップフロップなどの順序回路の基本素子について，その動作と特性を理解していない。 |
| 評価項目3 | 任意の順序回路について，その動作を解析し，説明をすることができる。 | レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路や与えられた簡単な順序回路の動作について明快に説明することができる。 | レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路や与えられた簡単な順序回路の動作について理解できる。 | レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路や与えられた簡単な順序回路の動作について理解していない。 |
| 評価項目4 | 応用問題に対応できるような簡単な順序回路を設計することができる。 | カウンタやシフトレジスタなどの基本的な順序回路を設計できる。 | 単純な順序回路を設計することができる。 | 順序回路を設計することができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
一般・専門の別：専門 学習の分野：情報・制御
基礎となる学問分野：情報学／計算基盤／計算機システム
学科学習目標との関連：本科目は情報工学科学習目標「（２）情報・制御ならびに電気・電子の分野に関する専門技術分野の知識を修得し，情報・通信等の分野に応用できる能力を身につける。」に相当する科目である。
技術者教育プログラムとの関連：本科目が主体とする学習・教育到達目標は「（Ａ）技術に関する基礎知識の深化，A-1：工学に関する基礎知識として，自然科学の幅広い分野の知識を修得し，説明できること」であるが，付随的に「A-2」にも関与する。
授業の概要：本講義では，論理回路の組合せ回路および順序回路の最適化設計を例にして，論理数学の発展した学習を行う。
授業の進め方・方法:
授業の方法：プレゼンテーションスライドを中心に板書を援用し，学生の理解度を確かめながら講義を行う。また，理解が深まるよう，関連した演習を課す。
成績評価方法：
・理解度による評価（４回の定期試験を同等に評価）（７５％）。演習・取り組みによる評価（２５％）。
・総合評価が60点未満の人には補習，再試験により理解が確認できれば，点数を変更することがある。ただし，最終評価では変更後の総合点が60点を超えないものとする。
注意点:
履修上の注意：学年の課程修了のためには履修（欠席時間数が所定授業時間数の３分の１以下）が必須である。
履修のアドバイス：授業の前に教科書の該当箇所を通読しておくことが効果的な学習につながる。教科書に出てくる用語の意味や定義をよく確認し正確に理解すること。また，例題や各章の最後に用意されている演習問題を一つずつ自分で解いて内容をよく確認すること。
基礎科目：ディジタル基礎（１年），情報リテラシー（１），プログラミングⅠ（１），ディジタル工学Ⅰ（２），ディジタル工学Ⅱ（３）
関連科目：情報数理Ⅱ（５年），情報理論（５），プログラミング特論（５），データベース（５），コンピュータシステム（５），会計情報システム（５）
受講上のアドバイス：授業内容を理解するためには講義を聞くことが大切である。遅刻は授業時間（＝2コマ）の4分の1（＝0.5コマ）刻みで取り扱う。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス |
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| 2週 |
2進数 |
2進数の四則演算ができる。
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| 3週 |
2進数の算術演算 |
2進数の四則演算ができる。
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| 4週 |
論理演算１（組合せ回路と論理関数，基本論理演算） |
組合せ回路と論理関数の概念を説明できる。
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| 5週 |
論理演算２（ブール代数，MIL記法） |
ブール代数の公式による変形、MIL記法による表記ができ
る。
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| 6週 |
論理演算３（標準型） |
主加法標準形、主乗法標準形が作れる。
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| 7週 |
組合せ回路の設計のながれ |
ブール代数による単純な論理式の簡単化ができる。
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| 8週 |
（前期中間試験） |
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験の返却と解答解説 |
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| 10週 |
組合せ回路の設計法１（クワイン・マクラスキー法） |
クワイン・マクラスキー法にとる簡単化の手順が理解できる。
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| 11週 |
組合せ回路の設計法２（クワイン・マクラスキー法による
簡単化の例） |
クワインマクラスキー法による単純な論理関数の簡単化が
できる。
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| 12週 |
組合せ回路の設計法３（クワイン・マクラスキー法による
簡単化の例） |
クワイン・マクラスキー法による論理関数の簡単化ができ
る。
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| 13週 |
組合せ回路の設計法４（複数出力の簡単化１） |
クワイン・マクラスキー法による簡単な複数出力回路の簡
単化ができる。
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| 14週 |
組合せ回路の設計法５（複数出力の簡単化２） |
クワインマクラスキー法による複数出力回路の簡単化がで
きる。
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| 15週 |
（前期末試験） |
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| 16週 |
前期末試験の返却と解答解説 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス |
後期前半は前期内容を進化させ演習に重点を置くため、前期の概要が理解できていることを再確認する。
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| 2週 |
論理演算１（論理関数） |
組合せ回路と論理関数の概念を説明できる。
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| 3週 |
論理演算２（標準形） |
主加法標準形、主乗法標準形が作れる。
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| 4週 |
組合せ回路の設計１（カルノー図による簡単化） |
ブール代数の公式による変形、カルノー図による簡単化ができる。
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| 5週 |
組合せ回路の設計２（クワイン・マクラスキー法による簡単化） |
クワイン・マクラスキー法（QM法）による簡単化ができる。
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| 6週 |
組合せ回路の設計３（複数の出力があるときの簡単化） |
QM法による複数の出力を持つときの簡単化ができる。
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| 7週 |
代表的な組合せ回路（加算器，減算器，ALU，デコーダ，エンコーダ，マルチプレクサ，デマルチプレクサ，コンパレータ，パリティ生成／チェッカ） |
基本的な組み合せ回路の構造が説明ができる。
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| 8週 |
（後期中間試験） |
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| 4thQ |
| 9週 |
後期中間試験の返却と解答解説 |
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| 10週 |
フリップフロップ１（特性表，励起表） |
フリップフロップの基本的な動作原理を説明できる。
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| 11週 |
フリップフロップ２（マスタースレーブ，エッジトリガ） |
フリップフロップの動作原理を説明できる。
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| 12週 |
基本的な順序回路（非同期カウンタ、同期カウンタ） |
基本的な順序回路の設計ができるようになる。
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| 13週 |
実用的な順序回路１（パターンマッチング等） |
応用的な順序回路が設計できる。
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| 14週 |
実用的な順序回路２（信号、自動販売機） |
実用的な順序回路が設計できる。
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| 15週 |
（学年末試験） |
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| 16週 |
学年末試験の返却と解答解説 |
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 情報系分野 | 計算機工学 | 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | |
| 整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。 | 4 | |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | |
| 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 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 自己評価 | 課題 | 小テスト | 合計 |
| 総合評価割合 | 75 | 0 | 0 | 0 | 25 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 75 | 0 | 0 | 0 | 25 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |