応用情報技術者 2015年 秋期 午前2 問22
問題文
図の論理回路の動作の説明として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：A=0, B=0 のとき、C及びDは前の状態を保持する。
イ：A=0, B=1 のとき、Bの値を反映してD=1になる。
ウ：A=1, B=0 のとき、C=1, D=0になる。
エ：A=1, B=1のとき、C及びDは前の状態を保持する。（正解）
図の論理回路の動作の説明【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：A=1かつB=1のとき、出力CとDは前の状態を保持する（選択肢エが正解）です。
- 根拠：図の論理ゲートはD字型で否定バブル付き、相互に出力を入力に返す構造からSRラッチの動作を示しています。
- 差がつくポイント：入力が両方1の状態はSRラッチの保持状態であり、出力が変化しないことを理解できるかが鍵です。
正解の理由
選択肢エは、A=1かつB=1のときにCとDが前の状態を保持すると述べています。これは、図の回路がSRラッチ（NORゲートまたはNANDゲートを用いた基本的な記憶回路）であり、両方の入力が1のときは出力が変化せず、記憶状態を維持する動作と一致します。否定バブル付きD字型ゲートはNANDゲートを示し、NAND型SRラッチの保持条件はS=1、R=1です。したがって、選択肢エが正解です。
よくある誤解
- 入力が両方0のときに状態を保持すると誤解しやすいですが、NAND型SRラッチでは0がセットやリセットの動作を引き起こします。
- クロス接続の線が接続されていると誤認し、信号の流れを誤解することがあります。
解法ステップ
- 論理ゲートの形状と否定バブルからゲートの種類を特定する（D字型＋否定バブル＝NANDゲート）。
- 上下のゲートが互いの出力を入力にしていることからSRラッチ構造と判断する。
- SRラッチの動作表を思い出し、入力の組み合わせごとの出力を確認する。
- A=1、B=1はNAND型SRラッチの保持状態であることを確認する。
- 選択肢の中から保持状態を示すものを選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア: A=0, B=0のときはNAND型SRラッチで両方0は禁止状態に近く、状態保持ではなく不定動作の可能性が高い。
- イ: A=0, B=1のときはセットまたはリセット動作が起こり、Bの値をそのまま反映してD=1になるとは限らない。
- ウ: A=1, B=0のときはセットまたはリセット動作で、C=1, D=0になるとは限らず、ラッチの動作を正確に理解していない。
- エ: A=1, B=1のときはSRラッチの保持状態で、CとDは前の状態を保持するため正解。
補足コラム
SRラッチは基本的な記憶回路で、NANDゲートまたはNORゲートを用いて構成されます。NAND型SRラッチでは、入力が両方1のときに出力が変化せず、記憶状態を保持します。入力が0になるとセットまたはリセット動作が起こり、出力が変化します。クロス接続された出力と入力の関係を理解することが重要です。
FAQ
Q: なぜ否定バブル付きのD字型ゲートはNANDゲートと判断できるのですか？
A: D字型はANDゲートの形状で、出力に否定バブルが付くとNANDゲートを表します。
A: D字型はANDゲートの形状で、出力に否定バブルが付くとNANDゲートを表します。
Q: SRラッチの保持状態とは何ですか？
A: 入力が両方1（NAND型の場合）で、出力が前の状態を維持し、変化しない状態を指します。
A: 入力が両方1（NAND型の場合）で、出力が前の状態を維持し、変化しない状態を指します。
Q: クロス接続の線に接続ドットがない意味は？
A: 信号線が交差しているだけで電気的に接続されていないことを示します。
A: 信号線が交差しているだけで電気的に接続されていないことを示します。
関連キーワード: SRラッチ、NANDゲート、論理回路、記憶回路、デジタル回路
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