コンピュータはどうやって判断するの?
ここまで0と1で、数も文字も入れてきましたね。でもコンピュータは、入れるだけではありません。「そうだ、ちがう」と判断します。その判断がどこから始まるのか、お見せします。
入力二つ、出力一つ
コンピュータのすべての判断は、
とても小さな部品一つから始まります。
名前は論理ゲート。
スイッチ二つを入力として受け取り、
決まった規則にしたがって、
オンかオフを一つ出します。
三つの基本ゲートを、
じっさいにさわってみてください。
スイッチをオンオフしてみてください。
いまさわったものが、
コンピュータをかたちづくる
いちばん小さな判断の単位です。
この小さな部品ひとつひとつが、
オンとオフを、
決まった規則で変えるんです。
かつ、または、ではない
三つのゲートは性格がちがいます。
ANDはきびしい。
両方オンでないとオンになりません。
ORはおおらか。
片方オンでもオンになります。
NOTはあまのじゃく。
入ってきたものを反対にひっくり返します。
AND · かつ
両方の取っ手を同時ににぎらないと動かない安全装置のように、両方オンでないとオンになりません。
OR · または
玄関でも裏口でも、どちらか開いていれば入れるように、片方オンでもオンになります。
NOT · ではない
押すと消えて、はなすとつく あまのじゃく。入ってきた信号を反対にひっくり返します。
三つのゲートの性格。
たったこの三つだけです。
おどろくことに、
世界のすべてのコンピュータがする判断は、
この三つを混ぜて作られます。
場合の数を表に
ゲートの規則は、
表一つできれいに まとまります。
入力がオン・オフ二つなので、
ありうる場合は ちょうど四つ。
それぞれの場合に出力が何かを、
書いておいたものです。
これを真理値表と呼びます。
| 入力A | 入力B | 出力 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
ANDゲートの真理値表。
表を見れば一目でわかります。
ANDは最後の一行、
両方オンのときだけ
出力がオンになります。
複雑に見えた判断も、
けっきょくこんな表いくつかで説明できます。
ゲートをつなぐと もっとかしこくなります
ゲート一つは単純ですが、
いくつもつなぎ合わせると、
ずっと複雑な判断も作れます。
たとえば二つの入力が、
「たがいにちがうときだけ」オンになる判断。
これはゲート一つではできませんが、
いくつかつなげば できます。
たがいにちがうときだけオンになる組み合わせ。
こうして単純なゲートを、
少しずつ積み上げると、
数をたし、
値をおぼえ、
ついにはCPUになります。
次回はまさに このゲートたちで、
たし算する機械を作ってみます。