論理回路 

目次


第1節 レジスター

第2節 カウンター

第3節 シフトレジスターとマスタースレーブ型Dフリップフロップ

第4節 乗除算回路


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第6章 レジスター類

   第6章 レジスター類

 第1節 レジスター

  コンピュータ回路の重要な部分として、レジスターがあります。これは基本的にはデータを一時的に記憶できるものです。レジスターはフリップフロップを必要なビット数だけ並べたものです。フリップフロップはNANDゲートを次の図のように2つ組み合わせれば実現できます。

 

 なぜこれがフリップフロップかというと、not Q と書いた所を仮にE と置くとこの図から

   E =not(Q and not R)  (1)

   Q+ = not(not S and E) (2)

の2つの論理式が得られます。(1)を(2)に代入すると

   Q+ = not(not S and not(Q and not R))
    = S or Q and not R
    = S and not R or Q and not R (S and R =0 を入力条件として仮定)
    = (S or Q) and not R

 これを第1章第4節のフリップフロップの式

   D + = (A or D) and not B

と比べると、 同じであることが分かります。つまりこれは半導体で実現したフリップフロップなのです。そして(1)式よりE = not Q or R となりますから、R=0 のときはE 端子は not Q であると考えていいのです。

 このフリップフロップを8つ並べて、入出力のための周辺回路を付け足したのが次の図です。

 

 4ビットのデータ(x3 x2 x1 x0) をこの回路は書き込みのための信号線W を一瞬1にすることで、4つのフリップフロップに記憶さすことができます。

 また一度記憶させたデータを、読み出しのための信号線Rp を一瞬1にすることで、4つのフリップフロップから上方へ送り出すことができます。

 この図はコンピュータの内部の回路を象徴的に表しています。コンピュータ(中央処理装置 CPU)の内部には通常いくつかのレジスターがあって(8ビット、16ビット、32ビットなどの長さの)、それらの間でデータを移動さす(move)ことができます。

 この図を眺めていると何となくそれが可能のように思われてくるでしょう。