CPUやメモリーの中身を細かく見ていくと、主に4種類(図1-1)の回路を組み合わせて出来ています。前回の記事で3種(NOT,AND,OR)の基本論理回路を説明致しましたが、これは下記に示す4種(NOT,NAND,NOR,XOR)の実際に用いる回路を組み合わせる事で実現されています。

例：NANDの出力とNOTの入力を接続すると、NOTの出力はANDになる。

なにやら論理回路と言うと中身は複雑な構造となっていそうです。しかし実際はMOSFETと呼ばれる半導体のスイッチが、NOTが2個、NAND,NORが4個、XORが8個入っているだけです。

1. 回路図の見方

4種の実際に用いる論理回路の回路図で使用する記号を図1－1に示します。

図1-1:論理回路記号(左からNOT、NAND、NOR、XOR回路)

図2～5の、回路図の見方を図1-2に示します。

中段に書かれている色々省略された「回路記号」と、その「中身」を左に示しております。

流れとしては、下段に書かれている共通の「入力信号」が中段2つの論理回路に入り、それぞれの結果が「出力確認LED」へ出力されます。

黄色の点々は電流の流れで、緑が論理1(5VでON)、灰色が論理0(0VでOFF)を意味しています。

図1-2:回路図の見方

また、MOSFETについては図1-3に示した2種類を使っています。

n-MOSFETについては規定の電圧(5Vを想定)をゲート(図左)に加えると、ドレイン(図上)ソース(図下)間の抵抗が減少し電気が流れます。※0Vは絶縁

p-MOSFETについては規定の電圧(0Vを想定)をゲート(図左)に加えると、ドレイン(図上)ソース(図下)間の抵抗が減少し電気が流れます。※5Vは絶縁

図1-3:MOSFET回路記号

2. NOT回路

前回の記事でも紹介した、最も単純で重要な論理回路であるNOT回路の中身について見たいと思います。

入力を一つ、出力を一つ持つ論理回路ですが、見ての通り論理回路自体に電気の供給が無いと働きません。しかしこれは利点でもあり,電流の少ない信号で大きな電流を制御する事が出来ます。

入力に0の論理を加えると1の論理が出力され、入力に1の論理を加えると0の論理が出力されます。

表1:真理値表(NOT)

入力(Vi)	出力(Vo)
0	1
1	0

中身と省略記号をシュミレートしたものを図2に示します。

中身も省略記号も同じ動きをしています。

図2-1:入力が0の論理の時、出力は1の論理

図2-2:入力が1の論理の時、出力は0の論理

3. NAND回路

入力を二つ、出力を一つ持つ論理回路です。

NOT回路と同じで、論理回路自体に電流の供給を受けています。

入力が共に0もしくは、どちらかが1で、もう一つが0の場合は1の論理が出力されます。

二つの入力が共に1となった時だけ、0の論理が出力されます。

つまりANDの逆でNANDと呼びます。

NANDの出力にNOTを付ければANDになります。

表2:真理値表(NAND)

入力(V0)	入力(V1)	出力(Vout)
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

中身と省略記号をシュミレートしたものを図3に示します。

中身も省略記号も同じ動きをしています。

図3-1:入力が0,0の論理の時、出力は1の論理

図3-2:入力が0,1の論理の時、出力は1の論理

図3-3:入力が1,0の論理の時、出力は1の論理

図3-4:入力が1,1の論理の時、出力は0の論理

4. NOR回路

入力を二つ、出力を一つ持つ論理回路です。

NOT回路と同じで、論理回路自体に電流の供給を受けています。

入力が共に0の論理の時のみ、1の論理が出力されます。

二つの入力のどちらか一方でも、1の論理が入力されれば、0の論理が出力されます。

つまりORの逆でNORと呼びます。

NORの出力にNOTを付ければORになります。

表3:真理値表(NOR)

入力(V0)	入力(V1)	出力(Vout)
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

中身と省略記号をシュミレートしたものを図4に示します。

中身も省略記号も同じ動きをしています。

図4-1:入力が0,0の論理の時、出力は1の論理

図4-2:入力が0,1の論理の時、出力は0の論理

図4-3:入力が1,0の論理の時、出力は0の論理

図4-4:入力が1,1の論理の時、出力は0の論理

5. XOR回路

排他的論理和（はいたてきろんりわ、英: exclusive or / exclusive disjunction）とは、ブール論理や古典論理などにおいて、与えられた2つの命題のいずれかただ1つのみが真であるときに真となる論理演算である。XOR、EOR、EX-OR（エクスオア、エックスオア、エクソア）などと略称される。なお、コンピュータ・プログラミングなど応用数学では、後述するビットごとの排他的論理和 (bitwise exclusive or) を、単に排他的論理和、EX-ORなどと呼ぶことがある。

※Wikipedia より引用させて頂きました。

はいたてきろんりわ？こんな難しい言葉久しぶりに聞きました。

入力を二つ、出力を一つ持つ論理回路で、入力のどちらか一方に論理1が加われば、出力の論理は1になるそうです。

回路構成はなかなか複雑でしたので、XOR回路内の一部をNOT回路二つに置き換えております。

表4:真理値表(XOR)