単位数: 2. 担当教員: 大林 武. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-PRI201J.
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Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
コンピュータが0-1 の世界であるということが何を意味しているかについての理解を深め，コンピュータの設計者あるいは利用者として持っているべき基礎的知識の修得を目的とする。
２．概要
論理回路の設計の原理である論理関数，論理式とその簡単化手法，ブール代数を学ぶ。モデル計算機とソフトウェアの実行機構を学び，アルゴリズムの実現にあたり考慮すべきデータ構造や計算の複雑さなどアルゴリズム設計の基礎となる事項の理解を深める。
３．達成目標等
情報処理(例えば加算)の仕様から論理式を構成できる，論理式の簡単化手法・論理回路の構成を実際に適用できる，論理関数の諸性質を理解する，ソフトウェアの実行機構を理解するなどの能力を修得することを目標とする。
本講義ではGoogle Classroomを利用する。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Purpose
Students deeply understand what meant by the fact that a computer deals with the world of 0 and 1. Fundamental knowledge of computer is earned as a computer designer and user.
2. Overview
Students learn logic functions as a foundation of logic design, logic equations and their simplification, and Boolean algebra. In addition, based on knowledge concerning a model computer and execution mechanisms of computer software, students deeply learn foundations of algorithm design such as data structure and computational complexity.
3. Objectives
Students learn about:
Synthesis of logic equations based on the specification of information processing to be realized.
Simplification of logic equations and construction of logic circuits.
Diverse properties of logic functions.
Execution mechanisms of computer software.
集合や関数などの基礎的概念を理解していることが望ましい。ソフトウェアの実行機構を学ぶ上で「プログラミング演習」における経験は，理解を深めるために役立つ。本科目は，論理回路を実現するデジタル電子回路，論理回路を用いた計算機アーキテクチャなどを学ぶ上での基礎となる。
Students are required to understand the fundamental concepts of set theory and functional analysis. Experience of "Training of Programing" helps understanding of software execution mechanism.This course will be foundations of digital circuit design as an implementation of logic circuit and computer architecture integrates logic circuits.
１ 情報の表現とその処理の基礎：論理関数
２ ブール代数
３ 論理関数の表現（真理値表と論理式）
４ 論理演算子と論理素子，論理回路
５ 論理関数の諸性質
６ 論理関数の順序，最小項，最大項，主項
７ 論理式の簡単化 (1) カルノー図による方法
８ 論理式の簡単化 (2) クワイン‐マクラスキ法
９ モデル計算機・機械語・アセンブラ言語
１０ 演算器・制御器・レジスタ・メモリ
１１ プログラム実行機構(1) 基本データ型
１２ プログラム実行機構(2) 計算式とその実現法
１３ プログラム実行機構(3) 関数呼出しの実現法
１４ 計算のモデルと計算量・アルゴリズムと計算の複雑さ
１５ 数値計算アルゴリズムの効率
1. representation of information and its processing rationale: logic functions
2. Boolean algebra
3. expression of logic functions (truth table and logic equation)
4. logic operators, logic gates, and logic circuits
5. various properties of logic functions
6. order, minterm, maxterm, and prime term in a logic function
7. simplification of logic functions (1): Karnaugh map
8. simplification of logic functions (2): Quine-McCluskey algorithm
9. model computer, machine language, assembler
10. accumulator, controller, register, and memory
11. program execution mechanism (1): basic data type
12. program execution mechanism (2): calculus and its realization
13. program execution mechanism (3): realization of function call
14. model of computation, algorithm, and computational complexity
15. efficiency of numerical algorithm
予習・復習を継続して行うこと。
Students are required to review and prepare for each class.
情報処理仕様から論理式の構成，論理式の簡単化，論理関数の諸性質，プログラムの実行機構への理解に関して，講義内での小テスト，定期試験及び演習レポートを総合して評価する。
Evaluation is done comprehensively based on short tests, assignments, and examination concerning the contents of this course including specification of information processing, synthesis of logic equations, simplification of logic equations, various properties of logic functions, program execution mechanisms, and so on.
特に設けない。会見が必要な場合は事前にメールなどで連絡すること。教員の連絡先は授業中に伝える。
Office hour is not scheduled. If a student wants to see a lecturer, make an appointment in advance via e-mail or other means. The contact information will be given in the class.