概要:
電子計算機のハードウェアを構成する基本となる論理回路の理解は,メカトロニクス,センサー,コンピュータ制御のインターフェース回路技術等においても必須条件である。ゲートレベル(MIL記号)の論理回路で,各種論理回路の設計が行えるようになることを目的とする。
授業の進め方・方法:
教科書の内容に沿って学習を進めるので,適宜関連する課題レポートを課すので,提出期限日までに提出すること。
準備学習:復習をし,次に実施する教科書の内容を事前に読み,分からないところはチェックをしておくこと。
自己学習:授業内容は,電子回路や電気情報工学実験にも関連しているので,課される課題や練習問題を解くことにより復習を行い,理解に努めること。
注意点:
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
前期授業計画の説明、アナログ信号とディジタル信号について |
アナログ信号とディジタル信号の特徴、違いが分かる。
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2週 |
数系の相互変換(1) |
整数、小数を2進数、10進数、16進数で表現することができる。
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3週 |
数系の相互変換(2) |
基数が異なる数の間で、相互に変換ができる。
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4週 |
補数、符号(1) |
補数を求めることができ、演算ができる。10進数とBCD符号の変換ができる。
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5週 |
符号(2) |
BCD符号以外の符号について知る。
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6週 |
ブール代数(1) |
基本的な論理演算を行うことができる。ブール代数の公式を知る。
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7週 |
ブール代数(2)、双対性 |
ブール代数を用いた論理式の簡単化ができる。
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8週 |
標準展開 |
任意の論理式について、主加法標準展開を求めることができる。
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2ndQ |
9週 |
前期中間試験 |
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10週 |
試験返却・解説、論理記号 |
MIL記号を使って図示された組合せ論理回路を論理式で表現する。
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11週 |
論理式の合成(1) |
論理式から真理値表を作ることができる。
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12週 |
論理式の合成(2)、論理式の簡単化(1) |
カルノー図を用いた論理式の簡単化ができる。
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13週 |
論理式の簡単化(2) |
任意項を用いた論理式の簡単化ができる。また、クワイン・マクラスキーの方法についてその手順を知る。
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14週 |
論理回路構成(1) |
ダイオードやトランジスタ,MOSFETで構成された論理回路の動作を理解する。
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15週 |
論理回路構成(2) |
TTLおよびCMOSで構成された論理回路の動作をが分かる。
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16週 |
試験返却・解説・復習 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
後期授業計画の説明、論理回路IC |
論理回路ICの取り扱い方が分かる。
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2週 |
組合せ論理回路1(デコーダ、エンコーダ) |
デコーダ、エンコーダについてその動作を理解し、MIL記号を使って図示することができる。
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3週 |
組合せ論理回路2(マルチプレクサ、デマルチプレクサ) |
マルチプレクサ、デマルチプレクサについてその動作を理解し、MIL記号を使って図示することができる。
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4週 |
加算回路(1) |
加算回路についてその動作を理解し、MIL記号を使って図示することができる。
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5週 |
加算回路(2) |
前週の回路構成とは別の加算回路の構成について知る。
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6週 |
パリティチェック回路 |
パリティチェック回路についてその動作を理解し、MIL記号を使って図示することができる。
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7週 |
その他の組合せ論理回路 |
これまでに学習した組合せ論理回路を用いて、任意の組合せ論理回路の構成ができる。
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8週 |
後期中間試験 |
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4thQ |
9週 |
試験返却・解説、フリップフロップ回路(1) |
RS-FF、JK-FF、T-FF、D-FFの特性および特性方程式について理解する。
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10週 |
フリップフロップ回路(2) |
信号の様子をタイミング図で表現できる。
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11週 |
フリップフロップ回路(3)、状態遷移図,状態遷移表 |
状態遷移図、状態遷移表の概念を理解する。
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12週 |
順序論理回路の設計 |
応用方程式および入力方程式について理解する。順序論理回路の設計の手順が分かる。
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13週 |
非同期式カウンターの設計(1) |
4進カウンタの設計ができる。
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14週 |
非同期式カウンターの設計(2) |
リプルカウンタの設計ができる。
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15週 |
同期式カウンターの設計 |
リングカウンタの設計ができる。
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16週 |
試験返却・解説 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
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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 | 電気・電子系分野 | 情報 | 整数、小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 2 | 前2,前3 |
基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 2 | 前3 |
基本的な論理演算を行うことができる。 | 2 | 前6,前7 |
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。 | 2 | 前6,前7 |
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。 | 1 | 前10 |
論理式から真理値表を作ることができる。 | 2 | 前11 |
論理式をMIL記号またはJIS記号を使って図示できる。 | 3 | 前10,前11 |
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。 | 2 | 前2,前3 |
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。 | 2 | 前2,前4 |
基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 2 | 前3 |
基本的な論理演算を行うことができる。 | 2 | 前6 |
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。 | 2 | 前6,前7 |
論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 2 | 前7,前12,前13 |
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。 | 1 | 前10,後2,後3,後4,後6 |
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。 | 1 | 後2,後3,後4,後6 |
組合せ論理回路を設計することができる。 | 2 | 後2,後3,後4,後6 |
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。 | 2 | 後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15 |
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。 | 2 | 後12,後13,後14,後15 |
与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 2 | 後13,後14,後15 |
順序回路を設計することができる。 | 2 | 後13,後14,後15 |
情報数学・情報理論 | ブール代数に関する基本的な概念を説明できる。 | 1 | 前6 |