分野 04
デジタル論理
1と0、そしてあらゆるコンピューターの中で行われる判断
デジタル論理は、コンピューターの言葉です。「はい」か「いいえ」で答えるかんたんなゲートを組み合わせると、数えたり、覚えたり、判断したりする装置を作ることができます。
学べること
- 2つの値をとる信号とは何か：1と0、オンとオフ
- AND・OR・NOT ゲートのはたらき
- 真理値表の読み方と作り方
- ゲートはどのように組み合わさって、数えたり覚えたりする回路になるのか
実験の例
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2つのスイッチと AND ゲートを使って、両方のボタンを押したときだけつくライトを作ります。
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2つのドアのどちらかが開くとランプがつく回路を作ります。
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ゲートを組み合わせて、2つの2進数を足し算します。
作れるもの
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ひみつの組み合わせで開くロック
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2進カウンター
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かんたんな信号機の制御装置
これらは、この分野で取り組む内容の例です。公開されるレッスンとは異なる場合があります。
小さなモデルを試す
これらの小さなモデルは、このブラウザーの中で動きます。ページを一度読み込めば、オフラインでも動き続けます。学習用に簡略化したモデルであり、MEKALUMI のシミュレーションエンジンではありません。
論理ゲート
入力をオンやオフに切りかえてから、ゲートを選びましょう。ランプが出力を表します。
- 出力
- ランプ消灯（0）
AND：A と B が両方とも1のときだけ、ランプがつきます。
| A | B | 出力 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
論理ゲートは決まったルールどおりに動くので、このモデルは本物のデジタル論理と同じようにふるまいます。
シミュレーションが簡略化していること
- ほとんどのレッスンでは、信号は一瞬で切りかわります。でも本物のチップでは、ほんのわずかな時間がかかります。
- 消費電力やノイズなど、電気的な細かい点はふつう省略されています。
どんなシミュレーションも、現実を簡略化しています。どのように簡略化しているかを知ることも、工学を学ぶことの一部です。
学校の教科とのつながり
算数・数学（2進数）、情報、電子工学
ほかの分野とのつながり
デジタル論理は、電気回路を、自動制御やプログラミング、ロボット工学と結びつけます。
知っておきたいこと
どのコンピューターやスマートフォンにも、論理ゲートのようにはたらく小さなスイッチが何十億個も入っています。