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開講期間:2019/4/17 ~ 2020/3/31


  コンピュータのしくみⅠ 「論理回路編」2019


   放送大学
   講師:岡部洋一

 

学習内容

近年、家電製品などについて原理を知らないで利用されています。せめて、コンピュータのしくみと動作原理ぐらいは理解して欲しいというのが、この講義の目的です。
かなり詳細にいたるまで説明しているため、初めての人にはやや難しいかも知れません。逆に、その気になればコンピュータを設計できるほどのレベルまで説明したつもりです。
初めての人は、そのつもりで、本書のすべてを理解できないからとがっかりしないで、まず概要をつかむことを目標にして学習しましょう。
コンピュータのしくみI「論理回路編」は、講師著書『コンピュータのしくみ』の全11章中、第1章~第5章を対象としています。

第1単元(第1章):ディジタルとは
第2単元(第2章):スイッチ素子
第3単元(第3章):基本論理回路
第4単元(第4章):組合せ論理回路
第5単元(第5章):シークエンス回路

 
ディジタルとは
 
スイッチ素子
 
基本論理回路
 
組合せ論理回路
 
シークエンス回路
 

課題内容・修了条件

●課題内容
   各章ごとの章末テスト
 
●修了条件
   各単元60%以上およびアンケートの提出
   ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   ・単元ごとに確認テストがあります。テストに合格すれば「単元修了バッジ」が発行されます。
    全ての単元に合格し、受講後アンケートに回答すると、講座の修了証および大バッジが発行されます。

    
     バッジサンプル
   ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

●修了証発行日
   修了条件に達し次第、発行可能

 

前提条件

特になし
 

目的

コンピュータのしくみと動作原理を理解すること。
 

到達目標

ディジタルの概念的な理解を深め、コンピュータを構成する回路の基礎となる論理回路を理解すること。
 

想定学習時間・学習期間(スケジュール)

●想定学習時間
   約4時間半
   
●学習期間(スケジュール)
      受講登録期間:2019/3/20 ~ 2020/3/31
      開講期間  :2019/4/17 ~ 2020/3/31

●反転授業
   なし
 

講義計画

第1単元(第1章):ディジタルとは

1.1 パソコンの内部

 1.1.1 コンピュータ
 1.1.2 パソコン分解
 1.1.3 CPU
 1.1.4 メモリ
 1.1.5 廃熱装置
 1.1.6 各種ドライブとケーブル
 1.1.7 まとめ
1.2 ディジタルとは?アナログとは? 
 1.2.1 電子回路
 1.2.2 アナログ回路
 1.2.3 ディジタル回路
 1.2.4 (例)時計
 1.2.5 ディジタル信号
 1.2.6 2進数と10進数
 1.2.7 2進数のディジタル信号
 1.2.8 様々な数のディジタル信号
 1.2.9 ディジタル回路の特徴
1.3 集積回路 
 1.3.1 トランジスタ

 

第2単元(第2章):スイッチ素子

2.1 様々なスイッチ素子 
 2.1.1 リレー
 2.1.2 電子管(真空管)
 2.1.3 トランジスタ
 2.1.4 集積回路
2.2 トランジスタのしくみ 
 2.2.1 MOS FET(MOS電界効果トランジスタ)
 2.2.2 n-MOS FET
 2.2.3 p-MOS FET


 

第3単元(第3章):基本論理回路

3.1 NOT回路
 3.1.1 論理否定NOT
 3.1.2 スイッチによるNOT回路
 3.1.3 NOTの真理値表
 3.1.4 NOT回路図と入出力特性
3.2 AND回路
 3.2.1 論理積AND
 3.2.2 ANDの真理値表
 3.2.3 ANDの回路記号
3.3 OR回路
 3.3.1 論理和ORと真理値表
 3.3.2 ORの回路記号
 3.3.3 NOT、AND、ORの論理式
3.4 NAND回路
 3.4.1 NAND
 3.4.2 電圧を高くするとつながるスイッチ
 3.4.3 電圧を低くするとつながるスイッチ
 3.4.4 2入力ともに0の場合の回路
 3.4.5 1入力が1、2入力共に1の場合の回路
 3.4.6 まとめ
3.5 NOR回路
 3.5.1 NOR
 3.5.2 NOR回路
 3.5.3 AND回路とOR回路

 

第4単元(第4章):組合せ論理回路

4.1 EOR回路
 4.1.1 EOR(Exclusive OR)
 4.1.2 EOR回路
4.2 加算器
 4.2.1 半加算器の真理値表
 4.2.2 半加算器の回路
 4.2.3 全加算器の回路
4.3 任意の論理回路の構成法
 4.3.1 全加算器の真理値表
 4.3.2 入力パターンのチェック
 4.3.3 入力が(1,1,1)のとき1
 4.3.4 入力が(0,0,0)のとき1
 4.3.5 その他の入力パターン
 4.3.6 (0,0,0)の回路
 4.3.7 その他の入力パターンの回路
 4.3.8 万能なAND、NOT、ORの組合せ
 4.3.9 AND-OR回路
 4.3.10 EORの入力回路
 4.3.11 EORの出力回路と回路図
4.4 NAND-NAND回路
 4.4.1 ド・モーガンの法則
 4.4.2 式の証明
 4.4.3 NAND-NAND回路

 

第5単元(第5章):シークエンス回路

5.1 シークエンス回路の標準形
 5.1.1 シークエンス回路
 5.1.2 内部状態
 5.1.3 遅延回路
5.2 シークエンス回路の実例「券売機」
 5.2.1 しくみ
 5.2.2 状態遷移図基礎部
 5.2.3 状態遷移図詳細部
 5.2.4 状態遷移表
 5.2.5 シークエンス回路
 5.2.6 内部作業
 5.2.7 自分で回路を考えてみよう
5.3 シークエンス回路の実例「トグルスイッチ」
 5.3.1 状態遷移図
 5.3.2 状態遷移表
 5.3.3 シークエンス回路
5.4 遅延回路
 5.4.1 遅延回路
 5.4.2 ラットレーシング
 5.4.3 閘門式
 5.4.4 D-FF回路
 5.4.5 遅延回路のスイッチ
 5.4.6 2つのスイッチ
5.5 シークエンス回路の構成
 5.5.1 シークエンス回路の構成
 5.5.2 n-MOSスイッチ
 5.5.3 c-MOSスイッチ
5.6 レジスタとセレクタ
 5.6.1 レジスタとメモリー
 5.6.2 レジスタ回路
 5.6.3 簡易型レジスタ回路
 5.6.4 トランジスタの数
 5.6.5 セレクタ

 

講師・スタッフ

 
    
岡部洋一
東京大学先端科学技術研究センター長、東京大学情報基盤センター長、放送大学副学長、学長を経て、現在、放送大学学生 兼 名誉教授。著書に『コンピュータのしくみ』、『電磁気学の意味と考え方』他。専門は電子工学、情報工学。工学博士(東京大学、1972年)(学位論文「発振器の安定性と雑音」)。東京都生まれ。
【専門分野】ブレインコンピュータ 特に、中庸主義に基づく神経回路網の自己組織化、生体磁場 特に、逆問題解析、超伝導エレクトロニクス 特に、単一磁束量子論理回路
【研究キーワード】超伝導デバイス、ニューラルネットワーク、 生体磁気
 

字幕・講義資料

●字幕(日本語)   : あり
●講義資料(日本語) : あり

 

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