到達目標
１．与えられた課題に基づく回路を設計する事ができる。
２．回路の動作タイミングについて理解する事ができる。
３．演算回路の構成について理解する事ができる。
４．実数表現について理解する事ができる。
５．メモリについて理解する事ができる。
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 |
| 回路設計 | 与えられた課題を解決するための回路を設計することができる。 | 与えられた仕様に基づく回路を設計することができる。 | 与えられた仕様に基づく回路を設計することができない。 |
| 回路の動作タイミング | 回路の動作タイミングについて、詳細に説明する事ができる。 | 回路の動作タイミングについて理解する事ができる。 | 回路の動作タイミングについて理解する事ができない。 |
| 演算回路の構成 | 演算回路の構成について、詳細に説明する事ができる。 | 演算回路の構成について理解する事ができる。 | 演算回路の構成について理解する事ができない。 |
| 実数表現 | 実数の表現方法について、詳細に説明する事ができる。 | 実数の表現方法について理解する事ができる。 | 実数の表現方法について理解する事ができない。 |
| メモリ | メモリについて、詳細に説明する事ができる。 | メモリについて理解する事ができる。 | メモリについて理解する事ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
到達目標 C 1
説明
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JABEE d-1
説明
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教育方法等
概要:
電子機器では種々のディジタル回路が利用されている。ディジタル回路の規模は非常に大きくなっており、人手で設計することが困難となってきている。このため、コンピュータを利用した自動設計が必須となっている。本講義を通し、回路の論理設計とコンピュータを利用した回路設計の基礎理論について修得する。
授業の進め方・方法:
「Digital Design and Computer Architecture Second Edition」を中心に講義を進めるため予習復習が必要である。
適切、講義内容の理解を確認するための演習を行い、レポートを課す。
各自でノートパソコンを用意し、最初の授業までにVHDLを用いた回路実装環境を構築してください。
注意点:
本科：ディジタル回路（3年） コンピュータアーキテクチャ（4年） 集積回路設計（5年）
最終評価 ＝ 試験結果80%＋課題点20%
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 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
オリエンテーション
VHDL
【予習・復習4時間】 |
ハードウェア記述元ハードウェア記述言語（VHDL）を用いた回路設計及びシミュレーションを行う事ができる。
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| 2週 |
ゲートとトランジスタ
【予習・復習1時間】 |
トランジスタの動作とゲートの構成について理解する事ができる。
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| 3週 |
論理関数
【予習・復習1時間】 |
回路設計を論理的に扱うために必要な数学的基礎および論理関数の簡単化について理解する事ができる。
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| 4週 |
回路設計（１）
組合せ回路【予習・復習1時間】 |
組合せ回路について理解する事ができる。
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| 5週 |
回路設計（２）
組合せ回路のタイミング【予習・復習1時間】 |
組合せ回路のタイミングについて理解する事ができる。
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| 6週 |
回路設計（３）
順序回路【予習・復習1時間】 |
順序回路について理解する事ができる
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| 7週 |
回路設計（４）
順序回路のタイミング【予習・復習1時間】 |
順序回路のタイミングについて理解する事ができる
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| 8週 |
制御回路（１）
【予習・復習1時間】 |
制御回路について理解する事ができる
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| 4thQ |
| 9週 |
制御回路（２）
【予習・復習1時間】【課題4時間】 |
複雑な制御回路について理解する事ができる
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| 10週 |
演算回路の構成（１）
加算回路のアルゴリズム【予習・復習1時間】 |
加算回路のアルゴリズムについて理解する事ができる
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| 11週 |
演算回路の構成（２）
乗算回路のアルゴリズム【予習・復習1時間】 |
乗算回路のアルゴリズムについて理解する事ができる
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| 12週 |
演算回路の構成（３）
演算回路のアルゴリズム【予習・復習1時間】【課題4時間】 |
複雑な演算回路のアルゴリズムについて理解する事ができる
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| 13週 |
実数表現
【予習・復習1時間】 |
固定小数点表現と浮動小数点表現の実装方法について理解する事ができる
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| 14週 |
メモリアレイとロジックアレイ
【予習・復習1時間】 |
SRAM、DRAM、ROM、FPGAなどについて理解する事ができる
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| 15週 |
期末試験 |
論理関数の表現、演算回路のアルゴリズム、論理設計についての理解を確認する事ができる。
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| 16週 |
まとめ |
試験問題の解説を通し、授業内容を確認する事ができる。
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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・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。 | 5 | 後13 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 5 | 後13 |
| 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 5 | 後13 |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 5 | 後13 |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 5 | 後2,後3,後4,後5,後10,後11,後12 |
| 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。 | 5 | 後2,後3,後4,後5 |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 5 | 後3,後4,後5 |
| 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。 | 5 | 後3,後4,後5 |
| 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。 | 5 | 後3,後4,後5 |
| 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。 | 5 | 後4,後5 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 5 | 後4,後5 |
| 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。 | 5 | 後6,後7 |
| 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。 | 5 | 後6,後7 |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 5 | 後6,後7 |
| 順序回路を設計することができる。 | 5 | 後6,後7 |
| 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。 | 5 | 後1,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後12 |
| 要求仕様に従って、標準的なプログラマブルデバイスやマイコンを用いたシステムを構成することができる。 | 5 | 後1,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後12 |
評価割合
| 試験 | 課題 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 50 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 60 |
| 分野横断的能力 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |