論理回路の しくみ 第10回社内勉強会

今日のテーマ 論理回路はどうして必要か 論理回路はどうやって動いているか 半導体ってすげぇ

論理回路はどうして必要か

論理回路はどうやって動いているか

半導体ってすげぇ

おことわり 情報処理試験には出ません デモ中心です たぶん続きかあります

情報処理試験には出ません

デモ中心です

たぶん続きかあります

論理演算とは 1bitの情報を演算する true = 1 / false = 0 コンピュータが扱う情報の最小単位

1bitの情報を演算する

true = 1 / false = 0

コンピュータが扱う情報の最小単位

論理回路とは 電気信号を true / false と扱って演算する回路 Lo(w) = false Hi(gh) = true 逆の場合もある Hi = false の回路を「負論理」という 例えば： Lo = 0V Hi = 5V

電気信号を true / false と扱って演算する回路

Lo(w) = false

Hi(gh) = true

逆の場合もある

Hi = false の回路を「負論理」という

例えば：

Lo = 0V

Hi = 5V

論理回路の論理図 こんなの見たことあるよね (via Wikipedia) なんでこんなのが必要か コンピュータが 計算するために不可欠

こんなの見たことあるよね (via Wikipedia)

なんでこんなのが必要か

コンピュータが 計算するために不可欠

例えば10進数の足し算 37 + 64 101 7 + 4 = 11 1 を書く 1 繰り上がる 3 + 6 = 9 9 + 1 = 10 さっき繰り上がった 1 を足す

37

+ 64

101

7 + 4 = 11

1 を書く

1 繰り上がる

3 + 6 = 9

9 + 1 = 10

さっき繰り上がった 1 を足す

2進数の足し算 01 + 11 100 1 + 1 = 10 0 を書く 1 繰り上がる 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 さっき繰り上がった 1 を足す

01

+ 11

100

1 + 1 = 10

0 を書く

1 繰り上がる

0 + 1 = 1

1 + 1 = 10

さっき繰り上がった 1 を足す

真理値表 答え 桁上がり キャリー 0 1 1 1 0 0 1 0 S 1 0 1 0 0 0 1 0 C

答え

桁上がり

キャリー

この真理値表は？ S : XOR 排他的論理和 C : AND 論理積 さっきの真理値表について 考えてみよう なんてゲート？

S : XOR

排他的論理和

C : AND

論理積

さっきの真理値表について 考えてみよう

なんてゲート？

2桁目はどうするか 1桁の演算結果に下位ビットの キャリーフラグを足してやればいい 加算器 半加算器 下位ビットからのキャリーフラグは受け取らない 全加算器 下位ビットからのキャリーフラグを受け取る

1桁の演算結果に下位ビットの キャリーフラグを足してやればいい

加算器

半加算器

下位ビットからのキャリーフラグは受け取らない

全加算器

下位ビットからのキャリーフラグを受け取る

デモ 論理回路シミュレータ 源内 ＣＡＤ http://www.di.takuma-ct.ac.jp/~matusita/GuenCAD/top/

論理回路シミュレータ 源内 ＣＡＤ

http://www.di.takuma-ct.ac.jp/~matusita/GuenCAD/top/

話変わって コンピュータはたくさんの トランジスタでできている トランジスタの役割？ ちょう乱暴に言うと「スイッチ」 電気信号のON / OFFで 電流を流したり止めたりできる

コンピュータはたくさんの トランジスタでできている

トランジスタの役割？

ちょう乱暴に言うと「スイッチ」

電気信号のON / OFFで 電流を流したり止めたりできる

デモ Javaアプレットがよくできてるので拝借 http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/semi_cnd/cmos_gates.html

Javaアプレットがよくできてるので拝借

http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/semi_cnd/cmos_gates.html

デモ Qucs http://qucs.sourceforge.net/

Qucs

http://qucs.sourceforge.net/

NANDができた トランジスタ４つでNAND回路ができた それほど難しくない 高校生レベル ゆっくり考えればいずれわかる でもなんでNAND 衝撃の事実 NANDがあればなんでもできる シャレじゃないよ

トランジスタ４つでNAND回路ができた

それほど難しくない

高校生レベル

ゆっくり考えればいずれわかる

でもなんでNAND

衝撃の事実

NANDがあればなんでもできる

シャレじゃないよ

かいせつ http://www.h5.dion.ne.jp/~wing-x/academic/msel_mechatro/logic.html

http://www.h5.dion.ne.jp/~wing-x/academic/msel_mechatro/logic.html

今日はここまで 時間が足りませんでしたごめん ド・モルガンとか含めて続編やります とりあえず今日の内容で足し算はできる

時間が足りませんでしたごめん

ド・モルガンとか含めて続編やります

とりあえず今日の内容で足し算はできる

参考資料 論理回路 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%AB%96%E7%90%86%E5%9B%9E%E8%B7%AF CMOS 論理回路 http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/semi_cnd/cmos_gates.html 井澤 裕司 http://laputa.cs.shinshu-u.ac.jp/~yizawa/ 基本論理ゲート http://www.ie.u-ryukyu.ac.jp/~wada/digital/gate.html NAND で NOT,AND,OR,XOR を表す http://www.h5.dion.ne.jp/~wing-x/academic/msel_mechatro/logic.html 源内 ＣＡＤ ホームページ http://www.di.takuma-ct.ac.jp/~matusita/GuenCAD/top/ Qucs project: Quite Universal Circuit Simulator http://qucs.sourceforge.net/index.html Introduction to QUCS http://www.sp.es.yamanashi.ac.jp/~ohki/qucs/qucs.html

論理回路 - Wikipedia

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%AB%96%E7%90%86%E5%9B%9E%E8%B7%AF

CMOS 論理回路

http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/semi_cnd/cmos_gates.html

井澤 裕司

http://laputa.cs.shinshu-u.ac.jp/~yizawa/

基本論理ゲート

http://www.ie.u-ryukyu.ac.jp/~wada/digital/gate.html

NAND で NOT,AND,OR,XOR を表す

http://www.h5.dion.ne.jp/~wing-x/academic/msel_mechatro/logic.html

源内 ＣＡＤ ホームページ

http://www.di.takuma-ct.ac.jp/~matusita/GuenCAD/top/

Qucs project: Quite Universal Circuit Simulator

http://qucs.sourceforge.net/index.html

Introduction to QUCS

http://www.sp.es.yamanashi.ac.jp/~ohki/qucs/qucs.html

おしまい ご清聴ありがとうございました

ご清聴ありがとうございました