2020年度 論理回路理論   Switching Circuit Theory

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開講元
情報工学系
担当教員名
宮崎 純 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
火7-8(W621)  金7-8(W621)  
クラス
-
科目コード
CSC.T252
単位数
2
開講年度
2020年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2020年9月18日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

ディジタル回路を設計・解析するための基礎理論である論理回路理論を修得する。
情報工学分野において、コンピュータのハードウェアとソフトウェアが一つのシステムとして連続していることを理解することは非常に重要である。論理回路理論は、プロセッサに代表される高度なディジタル回路の設計や動作の理解の礎となる。コンピュータのハードウェアの動作を理解することは、ソフトウェアの動作の本質的な理解にも繋がる。
具体的な講義項目は、論理回路理論である論理代数や論理関数とその性質、組合せ回路や順序回路の設計方法、ならびにハードウェア記述言語を利用したソフトウェアによるディジタル回路の記述手法等である。

到達目標

本講義の履修により、次の能力を修得する。
・ディジタル回路の理解に必須な論理代数、論理関数の諸性質が理解できる。
・組合せ回路や順序回路を理解でき、それらの設計ができる。
・ハードウェア記述言語を利用してソフトウェア上でディジタル回路を記述できる。

キーワード

論理代数、論理関数、組合せ論理回路、順序回路、ハードウェア記述言語

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

講義の70%を教授項目の説明を行ない、残りの30%を理解度のチェックを兼ねた簡単な演習と、その解説を行ないます。2回の講義は計算機で演習を行います。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 論理代数、論理式、双対性 論理代数、論理式、双対表現について理解する
第2回 論理関数の包含関係と、極大項表現と極小項表現 論理関数の包含関係ならびに極大項表現と極小項表現を理解する
第3回 NAND形式、NOR形式、Reed-Muller展開 NANDのみ、あるいはNORのみによる論理式の表現とReed-Muller展開を理解する
第4回 ユネイト関数、単調関数、双対関数 ユネイト関数、単調関数、双対関数の性質を理解する
第5回 対称関数、線形関数、閾値関数 対称関数、線形関数ならびに閾値関数の性質を理解する
第6回 組合せ回路の設計: カルノー図 カルノー図を利用した組み合わせ回路の設計法を理解する
第7回 組合せ回路の設計: Quine-McCluskey法 Quine-McCluskey法による組合せ回路の設計法を理解する
第8回 ハードウェア記述言語による組合せ回路の記述 ハードウェア記述言語による組合せ回路の記述法を理解する
第9回 順序回路の構成 順序回路の仕組みについて理解する
第10回 状態遷移と状態割当て 順序回路の状態遷移と状態の割当て法を理解する
第11回 フリップフロップによる順序回路の設計 フリップフロップを利用した順序回路の実現方法を理解する
第12回 状態の等価性と順序回路の簡単化 状態の等価性を利用した順序回路の簡単化を理解する
第13回 状態の両立性と順序回路の簡単化 状態の両立性を利用した順序回路の簡単化を理解する
第14回 ハードウェア記述言語による順序回路の記述 ハードウェア記述言語による順序回路の記述法を理解する

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

一色剛・熊澤逸夫著 「論理回路」 数理工学社

参考書、講義資料等

坂井修一著 「論理回路入門」 培風館

成績評価の基準及び方法

論理代数、論理関数、組合せ論理回路、順序回路に関する理解度を評価する。レポート課題(40%)、期末試験(60%)で成績を評価する。

関連する科目

  • CSC.T341 : コンピュータ論理設計
  • CSC.T363 : コンピュータアーキテクチャ
  • CSC.T433 : 先端コンピュータアーキテクチャ

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の必須条件は設けない。

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