 |
カウンタのしくみ |
カウンタ は、数を数えるための装置です。
数を数えるためには、 数を 数える ことと、 数えた数を 覚えている ことが必要です。
下図は最も簡単な 1 ビットのカウンタで、 4 個の NAND 回路でできています。
左の 2 個は数を数えるためのスイッチとして働いています。
右の 2 個はラッチ （latch） 回路で、 SRAM で使われているフィリップ・フロップと同じものです。 これによって数えた数を記憶します。
"CLOCK ボタン" をクリックして下さい。
入力信号
が 0 から 1 に変わり、 変わった部分が赤く表示されます。以後、 カウンタの動作を５つのステップに分けて説明します。 ステップの番号が図の下に表示されます。
（"CLOCK ボタン" は "STEP ボタン" に変わります。 "STEP ボタン" をクリックすると次に進みます。）
| STEP | 動 作 の 説 明 |
|---|---|
| 1 | クロック信号が 0 から 1 に変わります。 |
| 2 |
まず左側の 2 個の NAND 回路が、青色で表示されている入力の条件で動作します。 |
| 3 |
出力されたデータが赤で表示されます。 （NAND 回路は、 2 つの入力のいずれもが 1 の時に 0 を出力します。） |
| 4 |
ラッチ回路は S （Set） が 0 だと 1 を、
R （Reset） が 0 だと 0 を記憶して Q に出力します。 ラッチ回路が青色で表示されている入力の条件で動作します。 |
| 5 | 出力されたデータが赤で表示されます。 |
1 ビットのカウンタは、 このようにして動作します。
ここではカウンタの動作を説明するために便宜上 5 つのステップに分けましたが、 実際のカウンタではこのような動作は一瞬、 例えば 1 億分の 1 秒程度の内に終わります。
これだけのことですが、 重要なのは 「クロック信号が 1 になる度に出力 Q は反転し、 クロック信号を 2 回数えると元の状態にもどる」 ということです。
こういうカウンタを 2 個、 1 個めのカウンタの Q 出力が 2 個めのカウンタのクロックになるようにつなぐと、 2 個めのカウンタはクロック信号を 4 個数える度にもとの状態にもどる ようになります
。1 ビットのカウンタが 3 つあれば 8 まで、 4 つあれば 16 までのクロック信号を数えることができます。 どんなに大きい数でも、 必要なビット数のカウンタを用意すれば数えることができます。
カウンタ のページでは、 8 ビットのカウンタ （0 から 255 までの、 256 個の数を数えることができる） の例をあげてあります。
| 関連事項： カウンタ フリップ・フロップ |
