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ディジタルコンピューティング / Digital Computing

単位数: 2. 担当教員: 本間 尚文. 開講年度: 2023. 科目ナンバリング: TEI-PIN301J. 開講言語: 日本語.

授業の目的・概要及び達成方法等

1.目的
 ディジタルコンピューティングシステムの構成要素,レジスタトランスファ論理に基づく計算機の論理設計法の習得により,VLSIプロセッサの構成原理の基礎を理解する.
2.概要
 ディジタルコンピューティングシステムの構成要素である,組合せ回路,フリップフロップ,レジスタ,カウンタ,メモリ,順序回路,演算回路などの構成法について学習する.さらに,これらを構成要素とした,レジスタトランスファ論理に基づく計算機の基礎的設計法を習得する.
3.達成目標等
 簡単な計算機を設計できる実力をつけることが達成目標である.このためには,組合せ回路,レジスタ,順序回路及び演算回路などのモジュールの設計,レジスタトランスファ論理による計算機設計手法などを十分理解すること.

授業の目的・概要及び達成方法等(E)

1. Objective:
Study building blocks of digital computing system and logic design of digital computer based on register-transfer logic. Through this study, you can understand an elementary design philosophy of VLSI processors.
2. Summary:
Learn basic building blocks of digital computing system such as combinational circuits, flip-flops, registers, counters, memories, sequential circuits, and arithmetic circuits. Also, study a basic design methodology of digital computer based on register-transfer logic, in combining with the above building blocks.
3. Goal:
The goal of this course is to acquire the skills of designing a simple digital computer. In order to reach this goal, deepen understanding design techniques of basic modules such as combinational circuits, registers, sequential circuits and arithmetic circuits, and design methodologies of digital computer based on register-transfer logic.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

本科目は,電気情報物理工学科で開講している「計算機学」の内容を修得していることを前提とした科目である.

履修上の注意:教科書などを活用して,講義予定内容の予習を行う.講義終了後は,教科書などの演習問題を通して復習を行うこと.質問事項があれば,遠慮なく申し出ること.

他の授業科目との関連及び履修上の注意(E)

This class is provided to students who have mastered "Fundamentals of Computer" content offered by the department of electrical, information and physics engineering.

Prepare the next-week lecture contents using text books. Review the lecture contents through exercises in the text book after finishing the lecture. Don't hesitate to contact me if you have any questions.

授業計画

対面授業,ただしCOVID-19の状況に応じてオンライン形式に切り替えます.
オンラインの場合はGoogle Classroomを使用して講義および講義資料を発信します.

1.ディジタルコンピューティングシステムに関する序論
2.ブール代数と組合せ回路
3.フリップフロップ
4.レジスタ,カウンタ,メモリ
5.同期式順序回路のモデル
6.順序回路の論理設計
7.計算機の実行の流れ
8.ハードウェア設計その1
9.ハードウェア設計その2
10.レジスタトランスファ論理による計算機の設計
11.計算機設計の演習
12.負数の表現と加減算回路
13.演算回路の構成理論その1
14.演算回路の構成理論その2
15.まとめ

授業計画(E)

Face-to-face lecture, but it might switch to online format depending on the COVID-19 situation.
In the case of online format, Google Classroom is used to transmit lecture and lecture materials.

1. Introduction concerning digital computing system
2. Boolean algebra and combinational circuits
3. Flip-flops
4. Registers, counters, memories
5. Synchronous sequential-circuit model
6. Logic design of sequential circuits
7. Procedure of computing operations
8. Design of digital computer 1
9. Design of digital computer 2
10. Design of computer based on register-transfer logic
11. Hands-on exercise
12. Negative number representation and adders/subtracters
13.Design methodologies of arithmetic/logic circuits 1
14.Design methodologies of arithmetic/logic circuits 2
15.Summary

授業時間外学修

教科書に記載の基礎事項を予習,復習すること.特に,教科書章末の演習問題に取り組むこと.

授業時間外学修(E)

Preparation and reviewing of the fundamentals described in the textbook are requested for each class. In addition, some of the problems at the end of each chapter in the textbook are requested to solve.

成績評価方法及び基準

主に,成績は期末テスト(や必要に応じて講義中の課題)により評価する.

成績評価方法及び基準(E)

Primarily evaluate based on final exam (and assignments if any) given during the lecture.

教科書および参考書

  • ディジタルコンピューティングシステム, 亀山充隆, 昭晃堂 (1999) ISBN/ISSN: 4785620498
  • 電子計算機:ハードウェアの基礎, 奥川峻,井上訓行, オーム社 (1973)

オフィスアワー

質問等はメールにて受け付ける.

オフィスアワー(E)

Students can ask any question by e-mail.

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