論理設計

科目基礎情報

学校 徳山工業高等専門学校 開講年度 2017
授業科目 論理設計
科目番号 0032 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 情報電子工学専攻 対象学年 専1
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 参考図書: 高木直史、「算術演算のVLSIアルゴリズム」、コロナ社 Harris、 Harris、「Digital Design and Computer Architecture Second Edition」
担当教員 栁澤 秀明

到達目標

回路を設計するための基礎理論を理解し、論理設計ができることを求める。

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
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。

学科の到達目標項目との関係

JABEE d-1 説明 閉じる
到達目標 C 1 説明 閉じる

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。これらの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。本講義では、回路の論理設計とコンピュータを利用した自動設計の基礎理論について学ぶ。
授業の進め方・方法:
講義を主体とする。適切、講義内容の理解を確認するための演習を行い、レポートを課すため予習復習が必須である。
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)

授業計画

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
授業で学ぶ内容の説明。VHDLを用いた回路設計について学ぶ。
2週 ゲートとトランジスタ トランジスタの動作とゲートの構成について学ぶ。
3週 論理関数 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の復習する。
4週 回路設計(1) 組合せ回路について学ぶ。
5週 回路設計(2) 組合せ回路のタイミングについて学ぶ。
6週 回路設計(3) 順序回路について学ぶ。
7週 回路設計(4) 順序回路のタイミングについて学ぶ。
8週 回路設計(5) 制御回路について学ぶ。
4thQ
9週 論理設計と配置配線 簡単な回路の設計につて学ぶ。
10週 演算回路の構成(1) 加算回路のアルゴリズムについて学ぶ。
11週 演算回路の構成(2) 乗算回路のアルゴリズムについて学ぶ。
12週 演算回路の構成(3) 複雑な演算回路のアルゴリズムについて学ぶ。
13週 実数表現 固定小数点表現と浮動小数点表現の実装方法につて学ぶ。
14週 メモリアレイとロジックアレイ SRAM、DRAM、ROM、FPGAなどについて学ぶ。
15週 期末試験 論理関数の表現、演算回路のアルゴリズム、論理設計に関する理解を確認する出題を行う。
16週 まとめ 答案用紙を返却し、解答および解説を行う。

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電気・電子系分野情報基本的なアルゴリズムを理解し、図式表現できる。5
整数、小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。5
基数が異なる数の間で相互に変換できる。5
基本的な論理演算を行うことができる。5
基本的な論理演算を組み合わせて任意の論理関数を論理式として表現できる。5
MIL記号またはJIS記号を使って図示された組み合わせ論理回路を論理式で表現できる。5
論理式から真理値表を作ることができる。5
論理式をMIL記号またはJIS記号を使って図示できる。5
情報系分野計算機工学整数・小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。5
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
基数が異なる数の間で相互に変換できる。5
基本的な論理演算を行うことができる。5
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
論理式の簡単化の概念を説明できる。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
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
組合せ論理回路を設計することができる。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
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
与えられた順序回路の機能を説明することができる。5
順序回路を設計することができる。5
メモリシステムを実現するために考案された主要な技術を説明できる。5
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

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合10000000100
基礎的能力10000000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000