応用情報技術者 2018年 春期 午前2 問22
問題文
クロックの立上りエッジで、データを入力の最下位ビットに取り込んで上位方向へシフトし、ストローブの立上りエッジで値を確定する 8ビットのシリアル入力パラレル出力シフトレジスタがある。各信号の波形を観測した結果が図のとおりであるとき、確定後のシフトレジスタの値はどれか。ここで、数値は16進数で表記している。
選択肢
ア：63
イ：8D（正解）
ウ：B1
エ：C6
シリアル入力パラレル出力シフトレジスタの動作解析【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：クロックの立上りエッジでデータをLSBに取り込み、ストローブの立上りで値を確定するため、最終的なレジスタ値は「8D」となる。
- 根拠：クロック立上り8回分のデータ取り込みを時系列で追い、ストローブ立上り直前のシフトレジスタの状態を確認した。
- 差がつくポイント：クロックとストローブのタイミング関係を正確に把握し、データの取り込み順序（LSBから上位へシフト）を理解することが重要。
正解の理由
選択肢イ「8D」は、クロックの立上り8回にわたりデータ波形の値をLSBから順に取り込み、ストローブの立上りエッジで値を確定した結果と一致します。具体的には、データのHigh/Lowの変化をクロック立上りで読み取り、8ビット分シフトして格納。ストローブが立ち上がる第8点線直後の状態が「8D（16進数）」となるため正解です。
よくある誤解
クロックとストローブのタイミングを混同し、ストローブ立上り前の値を確定値と誤認することがあります。また、データの取り込み方向（LSBから上位へ）を逆に考えるミスも多いです。
解法ステップ
- クロックの立上りエッジを8回数える（第1～第8点線間）。
- 各クロック立上りでデータ波形の状態をLSBに取り込む。
- 取り込んだビットを上位方向へシフトしながら8ビット分蓄積。
- ストローブの立上りエッジ（第8点線直後）でシフトレジスタの値を確定。
- 確定時の8ビット値を16進数に変換し、選択肢と照合。
選択肢別の誤答解説
- ア「63」：データ取り込み順序やクロック回数が不足しており、正しいシフト結果と合致しません。
- イ「8D」：正解。クロック8回分のデータ取り込みとストローブのタイミングに合致。
- ウ「B1」：データ波形のHigh/Lowのタイミングを誤認し、誤ったビット列を形成しています。
- エ「C6」：シフト方向やデータ取り込みタイミングの理解不足により誤った値となっています。
補足コラム
シリアル入力パラレル出力（SIPO）シフトレジスタは、クロックの立上りで1ビットずつデータを取り込み、内部でシフトしながら蓄積します。ストローブ信号は、内部レジスタの値を外部に確定・出力するタイミング制御に使われます。クロックとストローブの同期関係を正確に理解することが、設問の正答に不可欠です。
FAQ
Q: なぜデータはLSBから取り込むのですか？
A: 問題文に「データを入力の最下位ビットに取り込む」と明記されており、シフトレジスタの基本動作としてLSBから順にシフトアップします。
A: 問題文に「データを入力の最下位ビットに取り込む」と明記されており、シフトレジスタの基本動作としてLSBから順にシフトアップします。
Q: ストローブ信号は何のために使うのですか？
A: ストローブの立上りエッジでシフトレジスタの値を確定し、外部に出力するタイミングを制御します。
A: ストローブの立上りエッジでシフトレジスタの値を確定し、外部に出力するタイミングを制御します。
Q: クロックの立上りエッジ以外でデータは取り込まれますか？
A: いいえ。問題文の条件から、データはクロックの立上りエッジでのみ取り込まれます。
A: いいえ。問題文の条件から、データはクロックの立上りエッジでのみ取り込まれます。
関連キーワード: シフトレジスタ、シリアル入力パラレル出力、クロック同期、ストローブ信号、ビットシフト、16進数表記
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