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授業情報／Course information

科目一覧へ戻る 2021/09/22 現在

授業基本情報
科目名（和文）
／Course		 論理回路
科目名（英文）
／Course		 Logic Circuits
時間割コード
／Registration Code		 22C22201
学部（研究科）
／Faculty		 情報工学部
学科（専攻）
／Department		 情報システム工学科
担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors		 ○有本　和民
オフィスアワー
／Office Hour		 有本　和民(基本的に、毎水曜日　６限目。
メール等での対応も可能です。)
開講年度
／Year of the Course		 2021年度
開講期間
／Term		 前期
対象学生
／Eligible Students		 2年次生
単位数
／Credits		 2.0
授業概要情報
更新日
／Date of renewal		 2021/02/28
使用言語
／Language of Instruction		 日本語
オムニバス
／Omnibus		 該当なし
授業概略と目的
／Cource Description and Objectives		 論理回路は，コンピュータ内部での電気信号処理によって実現されるディジタル回路を，0と1の二値上の計算へと抽象化することで数学的にモデル化したものであり，現在のマイクロプロセッサを実現するためのディジタル技術の基礎理論となっている．
本講義では，論理回路について学ぶための基礎となる離散数学について概説した上で，論理関数としての表現法について述べ，論理関数の標準形やその最適化手法など論理回路を設計する上での基礎的な理論について講述する．さらに，論理回路の基本構造である組合せ回路と順序回路の構成・動作・特性について実例とともに述べる．また，現在のディジタル回路設計で主流となっているFPGAへの回路実装についても紹介する．
履修に必要な知識・能力・キーワード
／Prerequisites and Keywords		 「計算機工学入門」および「離散数学」で学習する，コンピュータのハードウェアや集合論・論理学に関する基礎的な知識が必要である．
履修上の注意
／Notes
教科書
／Textbook(s)		 「論理回路入門（第3版）」浜辺隆二(著)（森北出版）
参考文献等
／References		 「電子情報通信レクチャーシリーズ B-5 論理回路」安浦寛人(著)，電子情報通信学会(編)（コロナ社）
「New Text 電子情報系シリーズ第9巻 論理回路」高木直史(著)（昭光堂）
「トランジスタ技術SPECIAL わかるVerilog HDL入門」木村真也(著)（CQ出版）
「FPGAの原理と構成」天野英晴 (編)（オーム社）
自主学習ガイド
／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework
資格等に関する事項
／Attention Relating to Professional License
備考
／Notes		 オンライン授業形式の場合，本科目は，オンライン授業（オンデマンド）で実施する．評価は，レポートで実施する．

本科目は「実務経験のある教員による授業科目」又は「主として実践的教育から構成される授業科目」である．
その内容等については，次のアドレスの一覧表を参照．
https://www.oka-pu.ac.jp/guide/guide_detail/index/1860.html
授業計画詳細情報
No. 単元（授業回数）
／Unit (Lesson Number)		 単元タイトルと概要
／Unit Title and Unit Description		 時間外学習
／Preparation and Review		 配付資料
／Handouts
1 1 [数学的基礎]
集合論と論理構造の基礎および二値データ表現について復習する．
2 1 [論理関数(1)：論理関数の基礎]
論理回路の基礎理論となるブール代数について解説し，論理回路がブール代数における二値論理関数として表現されることを理解する．
3 1 [論理関数(2)：論理関数の表現法]
論理関数の表現法と標準形に関する概念について解説し，真理値表や積・和標準形を用いて論理関数を表現する技術を習得する．また，二分決定グラフなど，その他の表現手法についても解説する．
4 1 [論理関数(3)：論理関数の最適化手法]
論理関数の最適化手法について解説し，カルノー図やクワイン・マクラスキー法を用いて論理回路を最適化するための技術を習得する．
5 1 [組合せ回路(1)：組合せ回路の構成]
組合せ回路の構成について解説し，回路図の記法について学ぶ．さらに，加算器回路を例題として，真理値表で与えられた回路仕様がどのように組合せ回路として構成されるかについて学ぶ．
6 2 [組合せ回路(2-3)：様々な組合せ回路]
組合せ回路についての理解を深めるため，減算器，比較器，エンコーダ，デコーダ，マルチプレクサ，デマルチプレクサなどの様々な例題について，その構成を解説する．
7 1 [中間試験]
論理関数および組合せ回路についての理解度を確認する．
8 1 [順序回路(1)：順序回路の構成]
順序回路の構成とその動作原理について解説し，状態遷移図と状態遷移表を用いて順序回路の動作を記述するための技術を習得する．さらに，順序回路を構成する基本要素であるフリップフロップについて学ぶ．
9 1 [順序回路(2)：フリップフロップ]
RS-FF，JK-FF，D-FF，T-FF の4種類のフリップフロップについて学び，それらが等価に変換可能であることを理解する．
10 1 [順序回路(3)：順序回路の設計]
順序回路の設計手法について学び，順序回路から応用方程式を導出し，フリップフロップの入力方程式を求めた上で，順序回路を構成する技術を習得する．さらに，順序回路の基礎概念である順序機械について学び，ムーア型機械とミーリー型機械の二つの表現方式について理解する．
11 1 [順序回路(4)：様々な順序回路]
順序回路についての理解を深めるため，レジスタ回路，カウンタ回路などの様々な例題について，その構成を解説する．
12 1 [論理設計(1)：FPGAとHDL]
近年の論理回路の実装方式の主流である FPGA について解説し，ハードウェア記述言語 (HDL) を用いた論理回路の設計について理解する．また，代表的なハードウェア記述言語である Verilog HDL および VHDL について解説する．
13 2 [論理設計(2-3)：HDLを用いた回路設計]
HDL を用いた論理回路の設計フローについて解説し，設計の抽象度について，論理ゲートレベル，レジスタ転送レベル，そして振る舞いレベルに分類した上で，実例を用いてその利点・欠点について理解する．
14 1 [演習問題]
順序回路および論理設計についての理解度を確認する．
授業評価詳細情報
到達目標及び観点／Learning Goal and Specific Behavioral Viewpoints
No. 到達目標
／Learning Goal		 知識・理解
／Knowledge & Undestanding		 技能・表現
／Skills & Expressions		 思考・判断
／Thoughts & Decisions		 伝達・コミュニケーション
／Communication		 協働
／Cooperative Attitude
1 論理関数の表現法・最適化手法の基本を理解できる（D） ○ ○
2 組合せ回路の基本構成・特性を理解できる（D） ○ ○
3 順序回路の基本構成・特性を理解できる（D） ○ ○
4 ハードウェア記述言語による論理設計技術が理解できる（D） ○ ○
成績評価方法と基準／Evaluation of Achievement
※出席は2/3以上で評価対象となります。
No. 到達目標
／Learning Goal		 定期試験
／Exam.		 レポート課題
1 論理関数の表現法・最適化手法の基本を理解できる（D） ○
2 組合せ回路の基本構成・特性を理解できる（D） ○
3 順序回路の基本構成・特性を理解できる（D） ○
4 ハードウェア記述言語による論理設計技術が理解できる（D） ○ ○
評価割合（％）
／Allocation of Marks		 100

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