こんにちは！くるです！
この記事では、論理回路に必要不可欠な「フリップフロップ」について簡単にまとめて解説していきます！
ぜひ最後までご覧ください(*’ω’*)
フリップフロップの簡単な説明
まずは、フリップフロップについて簡単に概要を説明していこうと思います。
名前の由来は？
フリップフロップは英語で「Flip Flop」と書くのですが、これは元々サンダルの「パタパタ」という音を擬音語にしたものだと言われています。
他にも、シーソーの「ギッコンバッタン」という音が元だという説もあり、こちらの説は実際のフリップフロップ回路のイメージに役立つので、
という覚え方をするといいと思います。
言葉自体にはあんまり意味はないんすね～
どんな回路？
フリップフロップは一言で言えば、「状態を記憶するもの」です。
例えば、「0」か「1」かで表される「現在の状態」、「入力値」、「出力値」というものがあるとして、「現在の状態と入力値」によって、「出力値」が変化するという状況を考えましょう。
ちょっとイメージが湧きにくいかもしれないので、これを2進数の計算で考えてみましょう。。
すると、こんな感じになります。
この計算は「現在の状態」をコンピュータが記憶していなければ、計算できませんよね？
その「現在の状態」を記憶する回路が「フリップフロップ」なのです。
とりあえず「記憶装置」と覚えておけば大丈夫です！
何に使われる？
記憶装置というぐらいですから、コンピュータの内部の「記憶に関する」様々な装置に使われています。
あんまり聞いたことがないかもしれませんが、これらは全て「何かを記憶する装置」です。
これらの装置の部品として「フリップフロップ」が使われているわけです。
フリップフロップの種類
フリップフロップには大きく分けて4種類あります。
・RSフリップフロップ
・JKフリップフロップ
・Tフリップフロップ
・Dフリップフロップ
の4種類です。
1つずつ簡単に説明していきます！
RSフリップフロップ
RSフリップフロップの「RS」は、「Reset・Set」という意味があります。
すなわち、RSフリップフロップとは「リセット・セットを繰り返すフリップフロップ」なのです。
$S, R$という2つの入力と、$Q, \bar{Q}$という2つの出力を持つ回路で、真理値表は次のようになっています。
この図にあるように、「リセット」は次状態$Q$を「0」に、「セット」は次状態$Q$を「1」にするという意味だと思ってください。
保持というのは「現在の状態を保持する」という意味で、禁止は、「その入力パターンは禁止」という意味です。
RSフリップフロップの動作を図にすると、次のようなイメージです。
また、RSフリップフロップは簡略化して、次のような記号で表されます。
RSフリップフロップについて詳しく知りたい方はこちらの記事をご覧ください！
真理値表の「禁止」の理由について詳しく知りたい方はこちらの記事をどうぞ！
JKフリップフロップ
JKフリップフロップの「J」「K」には特に意味はありません。気づいたらこんな呼び方になっていたみたいです。
このJKフリップフロップはRSフリップフロップの「禁止」を取り除いたフリップフロップで、RSフリップフロップよりも優秀なんです。
$J, K$という2つの入力と、$Q, \bar{Q}$という2つの出力を持つ回路で、真理値表は次のようになっています。
RSフリップフロップと比べると、「禁止」の部分が「反転」に変わっています。
「反転」とは、「現状態を反転する」という意味で、現状態が「0」なら次状態「1」、「1」なら「0」という感じです。
JKフリップフロップの動作を図にすると、次のようなイメージです。
また、JKフリップフロップは簡略化して、次のような記号で表されます。「CK」とは「CLOCK」の略で、「動作を制御する」ためのものです。
RSフリップフロップと瓜二つですね。
JKフリップフロップについて詳しく知りたい方はこちらの記事をご覧ください！
Tフリップフロップ
Tフリップフロップの「T」は「Toggle(反転)」という意味があり、Tフリップフロップとは「反転フリップフロップ」という意味だったりします。
$T$という1つの入力と、$Q, \bar{Q}$という2つの出力を持つ回路で、真理値表は次のようになっています。
Tフリップフロップの動作を図にすると、次のようなイメージです。
また、Tフリップフロップは簡略化して、次のような記号で表されます。
Tフリップフロップについて詳しく知りたい方はこちらの記事をご覧ください！
Dフリップフロップ
最後はDフリップフロップです。
Dフリップフロップの「D」は「Delay(遅延)」という意味があり、Dフリップフロップとは「遅延フリップフロップ」という意味だったりします。
$D$という1つの入力と、$Q, \bar{Q}$という2つの出力を持つ回路で、真理値表は次のようになっています。
Dフリップフロップの動作を図にすると次のようなイメージです。とにかく、$D=0$なら次の状態は「0」で、$D=1$なら次の状態は「1」になるのです。
また、Dフリップフロップは簡略化して、次のような記号で表されます。
Dフリップフロップについて詳しく知りたい方はこちらの記事をご覧ください！
まとめ
最後に、今回のフリップフロップについて簡単にまとめておきます。
・「状態を記憶するもの」で、主記憶装置、キャッシュメモリ、レジスタ等に使われる。
・大きく分けて、RSフリップフロップ、JKフリップフロップ、Tフリップフロップ、Dフリップフロップの4つ
お疲れ様でした！
・主記憶装置
・キャッシュメモリ
・レジスタ