基本情報技術者 2010年 春期 午前（科目A） 問25

SRAM記憶セルの順序回路要素【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 問題文のキーワード「二つの安定状態」を確認し，ビステーブル（bistable）を連想する。
2. ビステーブルを実現する順序回路要素を列挙する（ラッチ、フリップフロップなど）。
3. 選択肢と照合する：AND（組合せ），加算器（組合せ），キャパシタ（静電的ストレージ＝DRAM寄り），フリップフロップ（順序回路の記憶素子）。
4. 最も該当するのはフリップフロップ。これが正答であると判断する。

選択肢別の誤答解説

• ア: AND ゲート
  組合せ論理回路の基本素子で，入力に応じた出力を返すのみで内部に状態を保持しないため記憶素子としては不適切です。
• イ: 加算器
  算術演算を行う組合せ回路であり，ビットを保持する機能はないため誤りです。
• ウ: キャパシタ
  コンデンサは電荷を貯めることで情報を一時的に保持しますが，これは DRAM の方式であり定期的なリフレッシュが必要です。SRAM のセルは能動的なビステーブル回路で構成されます。
• エ: フリップフロップ
  フリップフロップやラッチは二つの安定状態を持ち，1ビットの情報を保持する順序回路要素であり正解です。

よくある誤解

• 「キャパシタがメモリ素子」と混同する誤り：キャパシタは DRAM のストレージ要素であり，SRAM のセルとは構造・動作原理が異なります。
• 「ラッチとフリップフロップを区別しない」：試験ではビステーブル（状態保持素子）と明示されていればラッチ/フリップフロップが該当しますが，タイミング（エッジ駆動かレベル駆動か）で違いがある点は注意が必要です。
• 「組合せ回路でも記憶できる」と誤解する：ANDや加算器は入力依存の出力を返す組合せ回路で，内部に状態を保持しません。

補足コラム

• SRAM の典型的なビットセルは 6 トランジスタ（6T）で構成され，クロス結合された 2 個のインバータ（ラッチ）と，アクセス用のトランジスタからなります。これにより外部から読み書き可能なビステーブルが形成されます。
• 「フリップフロップ」と「ラッチ」の違い：ラッチは信号のレベル（レベル感度）で活性化されるのに対し，フリップフロップはエッジ（立ち上がり/立ち下がり）で状態転送を行う点でタイミング特性が異なります。
• DRAM はキャパシタに電荷を蓄える方式でリフレッシュが必要，SRAM はトランジスタでビステーブルを保持するためリフレッシュ不要（ただし電源断で消える＝揮発性）。

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