令和5年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問22

テクノロジハードウェア

この問題は2023(R5)秋 応用情報技術者 午前に出題されたものです。出題時点の法令・制度に基づく内容のため、現行の内容と一致しない場合があります。

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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。

論理回路図
図の説明テキスト

入力SとR、出力XとYを持つ論理回路図。2つのNANDゲート（ANDゲートの出力側に論理否定の丸印がついた記号）が交差結合されている。入力Sと下部NANDゲートの出力が上部NANDゲートに入力され、その出力がXとなる。入力Rと上部NANDゲートの出力(X)が下部NANDゲートに入力され、その出力がYとなる。

解答・解説を読む

正解: 選択肢ウ

この論理回路は、NANDゲートを交差結合させたRSフリップフロップ（ラッチ回路）です。
NANDゲートは、入力の少なくとも一方が 0 の場合、出力は必ず 1 になります。入力が両方とも 1 の場合のみ、出力は 0 になります。

正解の根拠

  1. 初期状態
    • S＝1，R＝1，X＝0，Y＝1
    • X=NAND(1,1)=0X = \text{NAND}(1, 1) = 0
    • Y=NAND(1,0)=1Y = \text{NAND}(1, 0) = 1
    • （状態が安定して保持されています）
  2. Sを一旦0にする
    • S＝0，R＝1
    • X側のNANDゲートは入力Sが 0 となるため、出力Xは 1 に変化します（X=1X=1）。
    • これにより、Y側のNANDゲートは入力がR＝1，X＝1となるため、出力Yは 0 に変化します（Y=0Y=0）。
    • 新しい安定状態：X＝1，Y＝0
  3. Sを再び1に戻す
    • S＝1，R＝1
    • X側のNANDゲートは、Yが 0 であるため、出力Xは 1 のまま維持されます。
    • Y側のNANDゲートは、R＝1，X＝1であるため、出力Yは 0 のまま維持されます。
    • 最終状態：X＝1，Y＝0

したがって、正しい値の組み合わせは「X＝1，Y＝0」です。

各選択肢の解説

  • ア (X＝0，Y＝0)
    • 誤り。Sを1に戻した後も、回路の状態は保持されるため、X＝1，Y＝0となります。
  • イ (X＝0，Y＝1)
    • 誤り。これは操作前の初期状態です。Sを0にした時点で状態が反転するため、この値には戻りません。
  • ウ (X＝1，Y＝0)
    • 正解。上記の通り、状態が反転して保持されます。
  • エ (X＝1，Y＝1)
    • 誤り。RSフリップフロップにおいて、XとYが同時に1になるのは、S＝0，R＝0のときのみです。