概要:
マイクロコンピュータをはじめとする計算回路、制御回路に必要不可欠なディジタル技術について学ぶ。本講では、ディジタル回路の基本的な考えである2進数やブール代数について学び、組合せ回路、順序回路に関する基礎的な知識を理解し、その設計手法を習得することを目標とする。
授業の進め方・方法:
授業では新しく学ぶ内容について講義をしたあと、演習課題を課しますので、問題を解いて理解を深めてください。
【授業時間60時間】
注意点:
この科目は情報コースの実験・実習で必要となる知識の基礎となりますので、理論をしっかり理解してください。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
論理代数
・アナログとディジタル |
アナログ信号とディジタル信号の特徴を理解できる。
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| 2週 |
・2進数と16進数
・補数 |
10進数と2進数，16進数の関係を理解し，適切に数値を変換できる。
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| 3週 |
・論理演算
・ベン図 |
基本的論理回路の真理値表、論理式、ベン図を理解できる。
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| 4週 |
・ブール代数 |
ブール代数の公理について理解し、論理式を変換することができる。
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| 5週 |
・ド･モルガンの定理 |
ド･モルガンの定理について理解し、論理式を変換することができる。
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| 6週 |
論理回路
・カルノー図の基礎 |
カルノー図を適切に表現し、論理式を簡単化することができる。
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| 7週 |
・4変数のカルノー図 |
カルノー図を適切に表現し、論理式を簡単化することができる。
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| 8週 |
・ゲート回路 |
ゲート回路の真理値表、論理式、図記号を理解できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
・論理回路の設計 |
与えられた論理回路の簡単な機能を設計することができる。
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| 10週 |
中間試験 |
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| 11週 |
ディジタルIC
・TTLとC-MOS
・ICの取り扱い
・規格表の見方 |
TTLとC-MOSの違い、ディジタルICの取扱い方法について理解できる。
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| 12週 |
演算回路
・加算回路 |
基本的な論理回路を応用し、加算回路の動作を理解し説明できる。
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| 13週 |
・減算回路 |
基本的な論理回路を応用し、減算回路の動作を理解し説明できる。
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| 14週 |
・乗算回路
・除算回路 |
基本的な論理回路を応用し、乗算、除算回路の動作を理解し説明できる。
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| 15週 |
・算術論理演算装置 |
算術論理演算装置の動作を理解することができる。
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| 16週 |
答案返却 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
記憶回路
・FF、RS-FF |
組み合わせ回路，記憶回路，FFとはどのようなものであるか説明できる．
RS-FFの回路構成がわかり，動作を説明できる。
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| 2週 |
・JK-FF，D-FF，T-FF |
各種FFの動作が説明でき，タイムチャートを作成することができる。
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| 3週 |
FFの機能変換 |
FFを用いて別のFFの機能を実現する方法がわかる。
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| 4週 |
・シフトレジスタ |
シフトレジスタの構成・動作を説明できる。
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| 5週 |
・シフトレジスタ 入出力形式の変更 |
パラレル・シリアル入力の切り替えについて理解している。
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| 6週 |
カウンタ回路
・非同期式カウンタ |
非同期式カウンタの動作を説明できる。
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| 7週 |
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非同期式カウンタを構成できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
・同期式カウンタ |
同期式カウンタの動作を説明できる。非同期式との違いを説明できる。
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| 10週 |
・各種のカウンタ |
カウンタの組み合わせ，ジョンソンカウンタ，リングカウンタの動作を説明できる。
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| 11週 |
入出力変換回路
・エンコーダ，デコーダ |
エンコーダ回路，デコーダ回路の動作を説明できる。さらに，回路を構成する際の考え方を把握している。
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| 12週 |
選択回路
・マルチプレクサ，デマルチプレクサ |
デコーダ回路を利用したマルチプレクサ、デマルチプレクサの構成と考え方を理解できる。
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| 13週 |
比較回路
・コンパレータ |
コンパレータとパリティについて説明できる。
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| 14週 |
ICメモリ |
ICメモリの分類とデータの保持について説明できる。
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| 15週 |
回路の誤動作防止法 |
ICのノイズ対策および電流に関するトラブルについて防止策を説明できる。
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| 16週 |
答案返却 |
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| 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。 | 4 | 前2 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | 前2 |
| 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前2 |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前2 |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | 前3 |
| 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 | 前4 |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | 前6 |
| 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 | 前7 |
| 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 | 前8 |
| 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 | 前9 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | 前9 |
| 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 | 後1 |
| 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 | 後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 | |
| その他の学習内容 | ディジタル信号とアナログ信号の特性について説明できる。 | 4 | 前1 |
| 情報を離散化する際に必要な技術ならびに生じる現象について説明できる。 | 4 | 前1 |
| 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 | 前9 |
| 基礎的な論理回路を構築し、指定された基本的な動作を実現できる。 | 4 | 前9 |