到達目標
assign文、always文を用いて任意の組み合わせ回路を記述できる。
状態遷移図を基に、各状態における動作および状態遷移を行う回路をHDLで記述できる
ハードウエアの性能を十分理解し、そのハードウエアの範囲内において時計、ゲーム等の任意のアプリケーションを自ら設計・製作することができる。
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 |
| 評価項目1 | assign文、always文を用いて任意の組み合わせ回路を記述できる。 | 加算器、比較器等の基本回路を設計しHDL記述することができる | 各基本論理ゲートの動作は理解できるが、加算器、比較器等の基本回路を設計することができない |
| 評価項目2 | 状態遷移図を基に、各状態における動作および状態遷移を行う回路をHDLで記述できる | シフトレジスタ、カウンター回路等、標準的な順序回路を制作することができる | HDLで記載された順序回路のコードからその動作を理解することができない |
| 評価項目3 | ハードウエアの性能を十分理解し、そのハードウエアの範囲内において時計、ゲーム等の任意のアプリケーションを自ら設計・製作することができる。 | ハードウエアの性能を十分理解し、そのハードウエアの範囲内において他の資料等を利用しながら、時計、ゲーム等の任意のアプリケーションを自ら設計・製作することができる。 | 時計等のアプリケーションにおける個々のモジュールのHDLを読みその動作を理解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:
ハードウエア記述言語（HDL）によるハードウエアの設計法に関する講義を行い、簡単な論理演算から順序回路、組み合わせ回路等の設計を行う。講義内容の理解を深めるために、随時コンピュータシミュレーションによる演習を行う。また年度後半では、各自に時計などの規定アプリケーションおよび独自アプリケーションを製作してもらい、相互での評価を行う。
授業の進め方・方法:
前期は基本的な回路設計とテストベンチによる動作シミュレーションを実施する。後期は前期中に実施した内容を踏まえてより身近なものの設計を行う。前期に問題を自力で解く力を身につけていないと、後期の設計が非常に困難になるので注意すること。
注意点:
規定授業時間数：６０単位時間
本科目は，90分の授業に対して放課後・家庭で90分程度の自学自習が求められます．
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 |
評価方法および授業内容，カリキュラムにおける本科目の位置づけの説明
ハードウエア設計の歴史と現在の動向について
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| 2週 |
ハードウエア記述言語（HDL）設計概略 |
ハードウエア記述言語による回路設計の基礎について学習し、その内容を説明できる。
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| 3週 |
HDLの構文と意味（１） |
HDLの構文と文法について理解し、記述ができる。
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| 4週 |
HDLの構文と意味（２） |
同上
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| 5週 |
HDLの構文と意味（３） |
同上
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| 6週 |
HDLの構文と意味（４） |
同上
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| 7週 |
中間試験 |
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| 8週 |
RTL回路の記述および検証（１） |
RTLによる記述方について学習し、内容を理解する。また作成した回路の妥当性を検証するためのテストベンチの記述について理解し利用できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
RTL回路の記述および検証（２） |
同上
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| 10週 |
RTL回路の記述および検証（３） |
同上
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| 11週 |
RTL回路の記述および検証（４） |
同上
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| 12週 |
組み合わせ回路（１） |
半加算器、全加算器、比較回路、エンコーダー、デコーダー等の組み合わせ回路を記述できるようになる。また動作検証用テストベンチを作成し、その動作について評価できる
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| 13週 |
組み合わせ回路（２） |
同上
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| 14週 |
組み合わせ回路（３） |
同上
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
定期試験答案返却 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
順序回路とその応用（１） |
カウンタ等の順序回路設計を行い、回路の記述およびテストベンチによる評価技術を習得し評価できる。また、クロック信号を用いてLED等を制御することができる
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| 2週 |
順序回路とその応用（２） |
同上
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| 3週 |
順序回路とその応用（３） |
同上
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| 4週 |
順序回路とその応用（４） |
同上
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| 5週 |
順序回路とその応用（５） |
同上
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| 6週 |
応用回路制作（１） |
FPGAボードを利用し、基本的な回路（時計など）が製作できるようになる。さらに、自由課題を通して回路を独自に設計し、その動作を評価できるようになる。
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| 7週 |
応用回路制作（２） |
同上
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| 8週 |
応用回路制作（３） |
同上
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| 4thQ |
| 9週 |
応用回路制作（４） |
同上
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| 10週 |
応用回路制作（５） |
同上
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| 11週 |
応用回路制作（６） |
同上
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| 12週 |
応用回路制作（７） |
同上
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| 13週 |
応用回路制作（８） |
同上
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| 14週 |
応用回路制作（９） |
同上
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
定期試験答案返却 |
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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 | 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。 | 3 | |
| プログラミング言語を用いて基本的なプログラミングができる。 | 3 | |
| 整数、小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 3 | |
| 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み合わせて任意の論理関数を論理式として表現できる。 | 4 | |
| 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 | |
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 | 50 | 10 | 10 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 50 | 10 | 10 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |