論理回路

chotdekiru/cs-binary-6-logicデータの表し方 - 0と1の世界15コンピュータサイエンス

上から下へ、全 15 枚そのまま並べています。

発表モードで開く

データの表し方 - 0と1の世界

論理回路

〜0と1で計算する土台〜 コンピュータが考えるしくみの正体

1
1
データの表し方 - 0と1の世界

今日のゴール

このレッスンを終えると、こう言えるようになります。

  • 0と1を組み合わせて「判断」ができる
  • AND・OR・NOT の3つの基本がわかる
  • その積み重ねで足し算までできる
2
2
データの表し方 - 0と1の世界

0と1で何ができる?

0と1はただ記録するだけでなく、組み合わせて答えを出せます。

  • 0と1を入れると、別の0か1が出てくる
  • この「入力→出力」が判断のもと
  • 判断を重ねると計算になる
3
3
データの表し方 - 0と1の世界

論理とは(真・偽)

コンピュータの「正しい・正しくない」は、たった2つで表します。

論理(真・偽)

ものごとを「正しい(真)」か「正しくない(偽)」の2つだけで判断する考え方。

真(正しい)= 1 とする

偽(正しくない)= 0 とする

曖昧なし、必ずどちらか一方

4
4
データの表し方 - 0と1の世界

AND(両方そろえば1)

AND は「両方そろって初めてOK(2つの鍵が必要な金庫)」です。

入力A
入力B
出力

1

0

0

0

2

0

1

0

3

1

0

0

4

1

1

1

5
5
データの表し方 - 0と1の世界

OR(どちらか1つで1)

OR は「どちらか1つでOK(2つある入口)」です。

入力A
入力B
出力

1

0

0

0

2

0

1

1

3

1

0

1

4

1

1

1

6
6
データの表し方 - 0と1の世界

NOT(反転)

NOT は「ひっくり返すだけ(電気のON/OFFの切り替え)」です。

出力

入力 = 0

1

入力 = 1

0

7
7
データの表し方 - 0と1の世界

真理値表の読み方

真理値表(しんりちひょう)は、入力と出力の早見表です。

  • 左が「入れる0と1」(入力)
  • 右が「出てくる答え」(出力)
  • すべての組み合わせを並べた一覧
8
8
データの表し方 - 0と1の世界

ANDとORを並べて比べる

同じ入力でも、ルールが違えば答えは変わります。

AND(両方そろえば1)

  • 両方とも1のときだけ1
  • 1つでも0なら0
  • 金庫の2つの鍵のイメージ

OR(どちらかで1)

  • どちらか1つが1なら1
  • 両方0のときだけ0
  • 2つある入口のイメージ
9
9
データの表し方 - 0と1の世界

XOR(違うときだけ1)

XOR は「2つが違うときだけOK(片方だけ点いた2つのスイッチ)」です。

入力A
入力B
出力

1

0

0

0

2

0

1

1

3

1

0

1

4

1

1

0

10
10
データの表し方 - 0と1の世界

回路の図記号

それぞれの論理には、決まった形の記号(ゲート)があります。

AND
  • 両方そろえば1
  • 先が丸い形で描く
OR
  • どちらかで1
  • 後ろがそった形で描く
NOT
  • 0と1を反転
  • 先に小さな丸を付ける
11
11
データの表し方 - 0と1の世界

足し算ができる回路(半加算器のさわり)

XOR と AND を組み合わせると、なんと足し算ができます。

XOR で「1ケタの答え」を出す
AND で「くり上がり」を出す
2つを合わせれば 1+1=10 が作れる
12
12
データの表し方 - 0と1の世界

CPUの中身につながる

この小さな回路を大量に並べたものが、頭脳(CPU)の正体です。

  • AND・OR・NOT を無数に組み合わせる
  • 足し算や比較もすべてこれで実現
  • CPUは超高速な論理回路のかたまり
13
13
データの表し方 - 0と1の世界

ミニ演習 真理値表を埋める

ここまでの理解を、かんたんに確かめてみましょう。

  • Q1. AND(1, 0) の答えは?
  • Q2. OR(0, 0) の答えは?
  • Q3. NOT(1) の答えは?
14
14
"

コンピュータは AND・OR・NOT という3つの単純なルールで「判断」しています。 その小さな判断を積み重ねるだけで、足し算も計算も、すべてが生まれています。

データの表し方 第6回 — 論理回路

15
15