- 発行日 2023年10月19日
- 最終変更日 2024年1月18日
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ロジックゲートとは?用途や種類を解説
マイクロプロセッサーやコンピューター処理の補助をするために、ロジックゲートは様々な場所で活躍し電子機器の重要な部分を構成しています。
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テクニカルサポートエンジニア、カール・ラルフのレビュー(2023年2月)
ロジックゲートは、今日使われている電子機器のほとんどを支えている考え方を実現するための機器です。この記事では、ロジック・ゲートの歴史、ロジック・ゲートの用途、ロジック・ゲートの種類について説明します。
ロジックゲートの動作
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ロジック・ゲートは回路の動作決定部分であり、その決定を2進コード(桁1または桁0)で示します。ほとんどの論理ゲートには2つの入力と1つの出力があります。論理ゲートは2つの情報ストリームを受け取り、真(1)または偽(0)の論理決定を行います。ロジック・ゲートは複数組み合わせることで、より複雑な判断を下すことができます。
論理ゲートのタイプも動作決定に使われます。例えば、AND論理ゲートは、両方の入力が真であれば真を、両方の入力が偽または両方の入力が互いに異なれば偽を読み取ります。これはXORゲートとは異なり、入力が異なる場合は真、入力が同じ場合は偽となります。
入力と出力が異なる唯一の論理ゲートはNOTゲートで、入力と出力が1つずつです。NOTゲートでは、入力が真の場合、出力は0になります。
各論理ゲートの決定や出力は、論理ゲートの真理値表を使って計算することができます。これは論理ゲートの入力をリストアップし、出力を計算するもので、論理ゲートが出力を出すときに何を伝達しているかを理解するのに使用します。
ロジックゲートの必要性?
複雑なデバイスではありませんが、ロジック・ゲートは様々なテクノロジーの基本部分です。ロジック・ゲートは、その機能に基づいてデータを処理し、送信するために使われます。事実上、すべての複雑なテクノロジーは、ロジックゲートを使用してします。
なぜコンピューターは論理ゲートが必要なのか?
コンピュータは、複雑なデータを通信、転送、処理するためにバイナリコード(二進数)で動作するため、ロジックゲートがデータの変換と操作に最適です。ロジックゲートを通して、コンピューターはより複雑なタスクを実行するためのデータを、より簡単に処理することができます。
ロジック・ゲートにはどのような種類がありますか?
前述したように、ロジックゲートには7つの種類があります。最初はANDゲートです。ANDゲートは、入力1と入力2が1の場合、出力も1になることを伝えます。入力1と入力2がともに偽の場合、出力は偽または0となり、入力1と入力2が異なる場合、出力は偽または0となります。
2つ目のタイプのゲートはORゲートです。これは、異なる入力があった時に真を見つけることによって出力を決定します。入力1が0で入力2が1の場合、出力は真か1になります。しかし、入力が同じ値であれば、出力は偽または0になります。
3つ目のロジックゲートはNOTゲートです。これはインバーターとも呼ばれ、入力が1つあり、常に出力と異なります。
4つ目のタイプのゲートはNANDゲートです。このゲートは、NOTゲートとANDゲートとして動作します。このゲートの入力が両方とも1、または片方が1の場合、出力は真になります。しかし、両方の入力が「真」であれば、ゲートの出力は「偽」となります。
5つ目ののゲートはNORゲートです。NANDゲートと同様、このゲートは2つのゲート、すなわちORゲートとNOTゲートを組み合わせたものです。このゲートは、出力を決定するために、OR関数の後にNOT関数を実行します。
6つ目のゲートはXORゲートで、どちらか一方を意味します。前述したように、このゲートの出力は、入力の読み取り値が同じでない限り、真になります。
最後のゲートはXNORゲートです。このゲートはXORゲートとNOTゲートを組み合わせたものです。XOR関数の後にNOT関数を実行し、出力値を決定します。