到達目標
本講義では、論理代数（真理値表、論理式、カルノー図）、組合せ回路（加・減算器、復号器、符号器）、順序回路（フリップフロップ回路、同期式カウンタ）の基礎知識を習得し、与えられた入出力関係を満たす論理回路を、論理的に設計できる思考力について、身に付けることを目指す。
【目標レベル】
１） 論理演算およびデジタル入出力値から真理値表を作成できる。
２） 論理代数の諸定理やカルノー図を利用し真理値表から論理式を導出でき、組合せ回路（加・減算器、復号器、符号器）を設計できる。また、順序回路（同期式カウンタ）を設計できる。
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 | 最低限の到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安
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| 評価項目1 | 論理演算およびデジタル入出力値から真理値表を作成することができ、関連する問題に対し、８割以上解答することができる。 | 論理演算およびデジタル入出力値から真理値表を作成することができ、関連する問題に対し、７割以上解答することができる。 | 論理演算およびデジタル入出力値から真理値表を作成することができ、関連する問題に対し、６割以上解答することができる。 | 論理演算およびデジタル入出力値から真理値表を作成することができず、関連する問題に対し、６割以上解答することができない。
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| 評価項目2 | 論理式の導出および組合せ回路、順序回路を設計することができ、関連する問題に対し、８割以上解答することができる。 | 論理式の導出および組合せ回路、順序回路を設計することができ、関連する問題に対し、７割以上解答することができる。 | 論理式の導出および組合せ回路、順序回路を設計することができ、関連する問題に対し、６割以上解答することができる。 | 論理式の導出および組合せ回路、順序回路を設計することができず、関連する問題に対し、６割以上解答することができない。
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学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
この講義では、計算機などで使用される論理回路について学びます。
※実務との関係
この科目は企業で通信機器に搭載されるデジタル回路の設計を担当していた教員が、その経験を活かし、ダイオードやトランジスタを用いた組み合わせ回路等について講義形式で授業を行うものである。
授業の進め方・方法:
計算機の発展はすさまじく、人間社会の必需品として今もなお進歩を続けている。この計算機の論理的な基礎である論理回路について学び、基礎知識を身に付ける。また、情報処理を支えるデジタル回路の構成法について理解し、学生自身が論理回路を自ら設計できる能力を身に付ける。
注意点:
・2進数、16進数による数の表現方法、および電子回路（トランジスタやダイオードの
動作原理）に関する基礎知識を身に付けている必要がある。
・回路図を読み書きできる能力や、論理演算に関する基礎知識を有していることが望ましい。
・本講義では様々な論理回路を取り扱うため、それらの回路を自身で設計し回路図を描けるよう、普段から学習に取り組む姿勢が大事である。
・講義で取り扱う回路図を丸暗記するのではなく、論理式をもとに回路を設計できる力を身に付けていくことが大事である。
・レポートについて、期限を守ること。
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 |
ガイダンス、数の表現 (1)
数の表現 (2) |
学習の意義、講義の進め方、評価方法について理解できる。2進数の演算、2進数の基数変換について理解できる。
2進数の負数表現について理解できる。16進数の基数変換について理解できる。
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| 2週 |
論理代数 (1)
論理代数 (2) |
基本演算（AND, OR, NOT 演算）、真理値表、論理式について理解できる。与えられた真理値表などから標準積和式と標準和積式を導出できる。
論理代数の定理について理解できる。論理式を簡単化 (式の展開とカルノー図) できる。
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| 3週 |
論理代数 (3)
組合せ回路 (1) |
その他の論理演算 (NAND, NOR) について理解できる。
組合せ回路の概要について理解できる。論理回路の設計手順について理解できる。
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| 4週 |
組合せ回路 (2)
順序回路 (1) |
加算器の回路を設計できる。半加算器と全加算器の基本的な考え方について理解し、それらの違いについて、理解できる。減算器の回路を設計できる。半減算器と全減算器の基本的な考え方について理解し、それらの違いについて、理解できる。
その他の組合せ回路について理解し、関連する問題について、解答することができる。
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| 5週 |
順序回路 (1)
順序回路 (2) |
順序回路について理解し、組合せ回路との違いについて説明できる。SR-FF (非同期式、同期式) の回路構成について理解し、動作に関する入出力特性表とタイミングチャートを作成できる。
JK-FF (帰還形) の回路構成について理解し、動作に関する入出力特性表とタイミングチャートを作成できる。
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| 6週 |
順序回路 (3)
順序回路 (4) |
JK-FF (マスタスレーブ形), T-FF, D-FF の回路構成について理解し、動作に関する入出力特性表とタイミングチャートを作成できる。
レジスタの回路構成について理解し、動作に関する入出力特性表とタイミングチャートを作成できる。
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| 7週 |
順序回路 (5)
総合演習 |
カウンタの回路構成について理解し、動作に関する入出力特性表とタイミングチャートを作成できる。
これまでの講義の内容について理解し、問題について解答できる
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| 8週 |
定期試験
答案返却、解答解説、まとめ、授業改善アンケート |
これまでの講義の内容について理解し、学期末試験の問題について解答できる。
試験解説により、間違った箇所を理解できる。学習事項のまとめを行う。
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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 | 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | 後2 |
| 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 | 後2 |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | 後2 |
| 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 | 後2 |
| 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 | 後3 |
| 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 | 後3 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | 後4 |
評価割合
| 試験 | 小テスト | レポート | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 40 | 30 | 30 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 知識の基本的な理解 【知識・記憶、理解レベル】 | 25 | 20 | 20 | 0 | 0 | 0 | 65 |
| 思考・推論・創造への 適用力 【適用、分析レベル】 | 10 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 20 |
| 汎用的技能 【論理的思考力】 | 5 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 15 |