この問題は、SRラッチと呼ばれる基本的な記憶素子の動作原理を問うものです。SRラッチは、S(セット)入力とR(リセット)入力の状態によって、Q(出力)とその反転出力Q'の状態が決まります。初期状態としてS=1, R=1, X=0, Y=1 が与えられています。ここでXが出力Q、Yが反転出力Q'に相当すると考えられます。SRラッチでは、S=1, R=1のとき、出力は直前の状態を保持する「保持状態」となります。
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図の論理回路において、S=1, R=1, X=0, Y=1 のとき,Sを一旦0にした後、再び1に戻した。この操作を行った後のX,Yの値はどれか。
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
この問題は、SRラッチと呼ばれる基本的な記憶素子の動作原理を問うものです。SRラッチは、S(セット)入力とR(リセット)入力の状態によって、Q(出力)とその反転出力Q'の状態が決まります。初期状態としてS=1, R=1, X=0, Y=1 が与えられています。ここでXが出力Q、Yが反転出力Q'に相当すると考えられます。SRラッチでは、S=1, R=1のとき、出力は直前の状態を保持する「保持状態」となります。
次に、Sを一旦0にした後、再び1に戻す操作が行われます。まずS=0, R=1 の状態になると、SRラッチはリセットされ、出力Xは0、反転出力Yは1になります。この後、Sを1に戻しますが、Rは1のままです。すなわち、S=1, R=1 の状態に戻ります。この状態は保持状態であり、直前の状態、つまりS=0, R=1 の操作によって決定されたX=0, Y=1 の状態を維持するはずです。しかし、問題文の操作は「Sを一旦0にした後、再び1に戻した」という点に注意が必要です。SRラッチの特性として、S=0, R=1 の状態はリセット状態(X=0, Y=1)を強制します。その後にS=1に戻しても、R=1であれば、直前のリセット状態X=0, Y=1 が保持されます。
選択肢について検討します。
ア: X=0, Y=0 は、SRラッチの正常な出力状態ではありません。
イ: X=0, Y=1 は、リセット状態ですが、S=1に戻した後の状態としては、保持状態が正しく考慮されていません。
エ: X=1, Y=1 は、SRラッチの正常な出力状態ではなく、SとRが同時に1の場合に発生しうる不正な状態(禁止状態)とは異なります。
この問題の操作は、SRラッチに意図的な状態変化を引き起こし、その後の状態遷移を追跡させるものです。SRラッチは、S=0, R=1 の時にリセットされ、X=0, Y=1 となります。その後、S=1, R=1 に戻ると、直前の状態X=0, Y=1 が保持されます。しかし、問題文の「Sを一旦0にした後、再び1に戻した」という操作は、R=1 の状態でのSの遷移に注目しています。R=1 の状態では、S=0 でリセット(X=0, Y=1)され、その後のS=1 では、R=1 との組み合わせで出力は保持されます。したがって、直前のリセット状態X=0, Y=1 が保持されるため、X=0, Y=1 が維持されます。
しかし、SRラッチの仕様によっては、S=1, R=1 の状態を禁止状態とみなす設計もあります。この場合、S=0, R=1 でリセットされた後、S=1, R=1 に戻ると、X=1, Y=0 という出力になることがあります。これは、SET優先の動作とも言えます。一般的に、SRラッチはSET優先の動作をする場合、S=1, R=0でSET(X=1, Y=0)、S=0, R=1でRESET(X=0, Y=1)、S=0, R=0で保持、S=1, R=1でSET動作が優先されます。
初期状態 S=1, R=1, X=0, Y=1 は、保持状態と考えられます。
Sを一旦0にし、R=1 なので、X=0, Y=1 となります。
次にSを1に戻し、R=1 なので、S=1, R=1 となります。SET優先のSRラッチでは、S=1 が優先されるため、X=1, Y=0 となります。
よって、正解はウです。
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最終更新:
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