コンピュータとは（2）

論理ゲート

コンピュータは、電気を用いて曖昧さのない形で、より大規模に正確に計算できるよう、 論理回路で構成されています。扱うのは真（True・1）と偽（False・0）の 2 値だけです。

半加算器 ── 1 ビットの足し算（2 つの数）

1 桁の 2 進数どうしの足し算を並べてみます。

  0     1     0     1
+ 0   + 0   + 1   + 1
----  ----  ----  ----
 00    01    01    10
 ↑ 桁上げ C（carry）と 和 S（sum）

この表を、さっきの真理値表と見比べてください。 桁上げ C は P AND Q、和 S は P XOR Q とまったく同じです。 つまり、AND ゲートと XOR ゲートを 1 個ずつ並べれば、1 ビットの足し算ができます。これを半加算器といいます。

全加算器 ── 1 ビットの足し算（3 つの数）

多桁の足し算では、下の桁からの桁上がりも一緒に足さなければなりません。 つまり 3 つの 1 ビットの数を足す回路が要ります。これが全加算器です。

作り方は簡単で、半加算器を 2 個つなぐだけです。 まず P と Q を足し（C1, S1）、その和 S1 に R を足します（C2, S2）。 最終的な和は S2、桁上げは C1 OR C2 になります （C1 と C2 が同時に 1 になることは決してないので、これで足ります）。

加算器 ── 全加算器を並べる

いちばん下の桁には下からの桁上げがないので半加算器、 その上の桁からは全加算器を積み上げます。 下の桁で発生した桁上げが、上の桁へ次々に伝わっていきます。

クロック

電流が流れた場合を 1、流れない場合を 0 とし、人間の心臓の鼓動のように 1 と 0 を繰り返します。 このパルス信号の1 周期をクロックといい、 1 秒間に発生できるパルスの数を Hz（ヘルツ）で表します。