Course Guide
論理回路1
1 と 0 から、計算のしくみを組み立てる。
コンピュータの土台となるデジタル回路の基礎を学ぶ科目です。数をどう表すかという出発点から始めて、論理演算、論理式の圧縮、そして加算や選択といった組合せ回路の設計まで、身近な部品を一歩ずつ積み上げていきます。このページは、その学びの流れと全13テーマの内容を紹介する案内です。
この教材は日本語のみで提供しています This learning material is available in Japanese only.
学びの全体像The big picture
数の表し方から、回路を設計するところまで
この科目は、デジタルの世界がどのように数を扱い、判断し、計算するのかを、下から順に組み上げていく構成です。まず2進数をはじめとする数の表現を押さえ、AND・OR・NOTといった論理演算へ。続いて、複雑になった論理をできるだけ簡潔な形へ整える論理圧縮を学び、最後にその積み重ねとして、加算器やデータ選択回路といった組合せ回路の設計にたどり着きます。テーマを追うごとに、部品が回路になり、回路が計算になっていく流れが見えてきます。
テーマ一覧The thirteen themes
全13テーマで、何を学ぶのか
各テーマの主題と、そこで扱う主なトピックを通し番号で紹介します。前のテーマで身につけた考え方が、次のテーマの土台になるように並んでいます。
ガイダンス・n進数
コンピュータの基本構成、なぜ論理回路が必要か、2進数とn進数による数の表現、ビット。
論理演算
AND・OR・NOTの基本論理演算、真理値表、論理ゲート、回路シミュレータDeedsの導入。
論理演算（2）
NAND・NOR・XORなどの論理演算、論理ゲートの完備性（NANDのみで任意の論理関数を構成できること）、入力タイミングのずれによって起きる現象。
ブール代数と論理圧縮
論理式と論理回路の対応、演算の優先順位、ブール代数の諸法則を使った論理圧縮。
論理式の標準形
真理値表から論理式を導く方法、加法標準形（積和形）。
カルノー図
カルノー図と真理値表の対応、ループを使った効率的な論理圧縮。
クワイン・マクラスキー法
機械的な手順による論理圧縮、圧縮結果が一意に定まらない場合の扱い。
双対関数・ドントケア
双対関数と自己双対関数、ブール代数の双対性、ドントケアを活用した論理圧縮。
加算回路（1）
半加算器（HA）と全加算器（FA）、加算による四則演算の表現。
加算回路（2）
ノイマンの全加算器、直列・並列の加算回路。
データ変換回路
減算回路、エンコーダとデコーダ（信号とデータの相互変換）。
データ選択回路
マルチプレクサとデマルチプレクサ、選択信号によるデータの切り替え。
まとめ
マルチプレクサの拡張、進数変換の復習など、全体の総まとめ。
手を動かして学ぶLearn by doing
設計した回路を、実際に組んで動かす
論理回路は、紙の上で考えるだけでなく、実際に組んで動かすことで理解が深まります。この科目では、その手を動かす場面を大切にしています。
無償のシミュレータDeedsで、回路を組んで確かめる
授業では、無償で使える論理回路シミュレータDeedsを用います。論理ゲートをつないで自分で回路を組み立て、入力を変えながら出力の変化を目で見て確かめられます。真理値表やブール代数で考えた設計が、本当にそのとおり動くのかを、シミュレータの上で実際に試しながら学んでいきます。
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担当科目の一覧から、ほかの科目も
木村が担当するほかの科目や、学生の皆さんへ向けた案内は、科目ガイドのページにまとめています。
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