電気・電子回路

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コンピュータの基本的な論理回路であるAND 回路,OR 回路,NOT 回路などの動作原理,論理回路は,組合せ論理回路と順序論理回路に分類できること,回路ごとの特徴を理解する。

用語例:NAND 回路,XOR 回路,フリップフロップ

AND/OR/NOT回路の動作原理

コンピュータのデジタル処理は、論理積(AND)、論理和(OR)、否定(NOT)などの論理演算の組み合わせです。数値の加減乗除も論理演算の組み合わせです。

論理演算は半導体集積回路(IC)で実現されますが、原理としてはダイオード、トランジスタ、抵抗などで構成される電気回路です。電圧の高低を論理演算の真と偽、あるいは2進数の1と0として扱います。

ここではわかりやすいように、トランジスタなどによる回路の代わりに簡単なスイッチを用いて論理演算の原理を説明します。

組み合わせ回路と順序回路

組み合わせ回路:入力された値で出力値が決まる回路。半加算回路、全加算回路など

順序回路:入力値+その時の内部の値とで出力する値が決まる回路。フリップフロップ回路など

フリップフロップ回路

フリップフロップ回路は、二つの論理素子が、入力の真偽を反転して出力し、それを他方の入力としてフィードバックし合うことによって、真または偽の状態を保ち続ける回路です。外部からの入力が真偽を反転させると、反転した状態へ遷移します。

磁気などを用いずに電気だけで記憶することが出来るので、高速の記憶手段として使われます。一つのフリップフロップ回路が1ビットに相当します。

主に主記憶装置やレジスタ、キャッシュなどSRAMに使われている回路。その回路の方式で、RS型、JK型、D型、T型など、多種に渡ります。

例として、最もシンプルなRS型の回路図を示します。

RSという名称は、リセット(Reset)とセット(Set)の2入力の信号名に由来する。 RS型フリップフロップのブロック図と真理値表を示す。

なお、RS型は同時にRとSに入力があると、結果が不定になります。