Minecraft technics: 2011

2011年11月27日日曜日

論理回路基礎（１０）　RS-FF素子

今日ぐらいからちょっと理解が難しくなっていくと思います。
RS-FF（フリップフロップ）素子です。
RS-latchとも言いますね。

何する素子かっていうと、値を保持する素子です。
メモリーの素になる物だと思っておけばいいです。

・回路記号

箱です。フリップフロップは全部箱です。
フリップフロップに限らず。
素子レベルで物を考えずに、とりあえず回路図描くときなんかは箱で描きます。

・真理値表

S	R	Q	Qbar
0	0	保持	保持
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	Z	Z

さて、見慣れない単語が出てきました。
Zは以前にも一度さらっと出しましたが不定という意味で、
どんな値になるか解らないよ。という事です。

また、保持って何？って思った方も多いと思います。

これは直前の状態を維持するという意味で、

RやSが変化する直前のQ,Qbarの値のまま固定します。

より詳しく知りたい人は遷移表、ステートマシンでググるとより詳しい知識が見につけられるでしょう。

・等価回路

これがNORを使ったRS-FFです。

NANDを使っても作れるのですが、マインクラフトには適してないので、

NOR型を覚えたほうが何かと便利です。

では、マインクラフトで実装してみましょう。

・マインクラフトでの実装例

二つ紹介しましたが、１個目と２個目は微妙に特性が違います。

１個目は

R,Sが同時に１や０になっても発振しない。

２個目は

R,Sが同時に１→０になると発振する。

といった特性があります。

RS-FFの特性としては２個目の方が正しいわけなのですが・・・

ここでのポイントは

状態が不定となるような条件で回路を動作させない。

という事です。

これは論理回路全般のセオリーなので、よく覚えておきましょう。

2011年11月26日土曜日

論理回路基礎（９）　XＮOR素子

今日はさくっといきます
本日の紹介はＸＮＯＲ素子です。
ＸＯＲの逆Ｖｅｒですね。
色んな実現方法があると思うんですが、簡単にＸＯＲにＮＯＴを入れた形にしたいと思います。

・回路記号

・真理値表

A	B	Y
0	0	1
0	1	0
1	1	1
1	0	0

AとBが同じ値の時は１

AとBが違う値の時は０

を出力します。

・等価回路

・マインクラフトでの実装

お次はピストンＶｅｒです。

ＸＯＲのピストンＶｅｒと見比べてみてください。
なんとも使い勝手が良さそうな形をしていると思いませんか？
個人的にはこのＶｅｒが一番のお気に入りです。

2011年11月25日金曜日

論理回路基礎（８）　XOR素子

今回はXOR素子です。
三路スイッチとかでよく使われていて、
階段の上り口、降り口にスイッチ用意するような場面で役に立つと思います。

・回路記号

・真理値表

A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	1	0
1	0	1

AとBが同じ値の時は０

AとBが違う値の時は１

を出力します。

・等価回路

こんな感じですが、このまま実装するのは線が入り組んでいてややこしいので
例によって変換します。

どうしてこうなるかはブール代数使って計算してみてください。
ブール代数って何？って人はこうなるものだって感じで覚えた方が楽だと思います。

・マインクラフトでの実装例

結構大きな回路になっちゃいますね。
ということでピストンVerも作ってみました。

まさに冒頭で言った三路スイッチです。少し小さくなりました。

2011年11月24日木曜日

ツール紹介　「CIRCUIT SIMULATOR」

本日は「CIRCUIT SIMULATOR」というツールを紹介します。

ダウンロードは↓のリンク先の矢印の箇所をクリックしてダウンロードします。
http://www.minecraftforum.net/topic/429400-circuit-simulator-v081-rek/

立ち上げると、こんな感じの画面が出てきます。

さて、何をするツールかというと回路シミュレータです。

事前にこのシミュレータで回路をテストすることで、動作が意図した通り動くかどうかチェックできます。
ただし、レッドストーントーチの焼ききれは再現できないようなので
高速な回路を作るときは注意してください。

回路は↓のボタンをクリックするとリアルタイムで動作します。

以下、いくつかの素子をこのシミュレータで作った例を挙げてみます。
・AND

・NOR

・クロック回路

俯瞰で回路をチェックするので、ある程度大きい回路を作ったり
効率的に回路を縮小するのに非常に役立つツールです。
是非一度試してみてはいかがでしょうか。

2011年11月23日水曜日

論理回路基礎（７）　MUX素子

イカにあたってダウンしてました。
皆もイカの生食には注意してください。

余談はおいといて、今回はMUX（マルチプレクサ）素子です。
別名をセレクタと言います。

何をする物かというと読んで字のごとく
入力信号からセレクトした信号を出力します。

・回路記号

・真理値表

A	B	S	Y
0	0	0	0
0	1	0	0
1	1	0	1
1	0	0	1
0	0	1	0
0	1	1	1
1	1	1	1
1	0	1	0

Sに注目すると
・S=0の時、Y=Aになり
・S=1の時、Y=Bになっているのがわかると思います。
つまり、Sの信号が０か１かでAを通過させるかBを通過させるか選んでいます。
これがセレクターの機能です。

・等価回路
セレクターは２個のANDと１個のOR,１個のNOTで作る事ができます。
下がその例です。

このままだとマインクラフトに実装しにくのでORとNOTで書いてみましょう。
ANDがORとNOTで作れる事はこれまでの解説から解ったと思います。
なので、ANDをORとNOTに置き換えると次の絵になります。

では、マインクラフトで実装してみましょう。

・マインクラフトでの実装例

上の回路図を実装した感じになってます。
実は、頑張って考えたこの回路ですけど、既に公開されてる方がおられました。

くやしいので、違うタイプのセレクタも作ってみました。

このように、ピストンを使うと、ぐっと回路が小さくなることがあります。
論理回路だけでなく、こういった機械式のスイッチをうまく使えるようになると
マインクラフトの回路が面白くなるので、頭をひねると楽しいかと思います。

2011年11月18日金曜日

パルサー回路

今回も回路を紹介したいと思います。
今回紹介する回路は「パルサー回路」です。

・パルサー回路とは
好きな長さのON信号を取り出すための回路です。
入力がONになる瞬間に動作します。
OFF->ONでは動作しません。
ピストンを連続動作させる回路とか
基準クロックを作る回路ではよく使われているようです。

・マインクラフトでの実装例

まずはピストンを利用したパルサーです。
入力にON信号が来ると、スティッキーピストンが動作して出力への信号を遮断します。
入力ONからピストンが動作しきるまでの長さのON信号を取り出せます。
ピストンの手前にリピーターを置くことで長さの調節もできます。
非常に高速なパルスを作る事ができます。