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LogicCircuit のバックアップ(No.3)


論理回路


論理回路(logic circuit)とは、論理演算を行う電子回路のことで、0 / 1、true / false を、電圧の高低や、電流の方向、位相差、パルス時間の長短、などで表現するかたちで、一定の論理演算が行えるようにその仕組みを実装したものです。



組み合わせ回路

現在の入力のみで出力が決まる回路で、以下のような基本回路があります。

NOT回路

SymbolInOut
NOT-gate.png
01
10


OR回路

SymbolIn1In2Out
OR-gate.png
000
011
101
111


AND回路

SymbolIn1In2Out
AND-gate.png
000
010
100
111


XOR ( Exclucive OR ) 回路

SymbolIn1In2Out
XOR-gate.png
000
011
101
110


NOR回路

SymbolIn1In2Out
NOR-gate.png
001
010
100
110


NAND回路

SymbolIn1In2Out
NAND-gate.png
001
011
101
110




回路構成例

半加算器

2進数の同士の加算における1桁目の加算を担当する回路で、XORゲートとANDゲートを使って構成することができます。

CircuitIn1In2SC
HalfAdder.png
0000
0110
1010
1101

全加算器

2進数の同士の加算における2桁目以降の加算を担当する回路で、様々な構成例があります。ここでは、基本回路で組んだ例と、半加算器を一つのユニットとして組んだ例、2つの回路図を紹介します。

CircuitC_inIn1In2SC_out
FullAdder1.png

FullAdder2.png
00000
00110
01010
01101
10010
10101
11001
11111


加算回路(複数桁)

1桁目に半加算器、2桁目から先に全加算器を並べて、下の桁の C_out(桁上がり)の出力を、当該桁の C_in に入力することで、複数桁に対応した加算回路ができあがります。

参考|2進数の加算
2進数同士の加算は、以下のようなイメージになります。
以下、1110 + 101 = 10011(14+5 = 19)の計算です。

11← 繰り上がり
111014 + 5
+)101
10011= 19




順序回路

順序回路は過去の内部状態と今の入力信号とで出力が決まる回路で、ループ回路によって内部に状態を保持します。コンピュータの主記憶装置やキャッシュメモリ、レジスタを構成する基本回路の一つです。

Flip-Flop

フリップフロップは、1ビットの情報を保持する(記憶する)ことができる論理回路で、現在の出力を入力側へフィードバックすることで情報を保持します。

CircuitSRQ
SR-Flip-flop.png
00保持
010
101
11禁止