【ふりっぷふろっぷ】

フリップフロップ とは?

💡 パタンと倒れたら、次に押されるまでそのまま — それが記憶の仕組み
📌 このページのポイント
D型フリップフロップとタイミング D型フリップフロップ D-FF D CLK Q CLKの立ち上がりで Dの値をQに記憶 タイミングチャート CLK D Q 1取込 0取込 1取込 ↑ 立ち上がり フリップフロップの種類 SR型(基本) D型(データ) JK型(万能) T型(トグル)
フリップフロップのイメージ
ひよこ ひよこ

フリップフロップって名前がかわいいけど、何をするものなの?

ペンギン先生 ペンギン先生

1ビット、つまり0か1のどちらかの状態を記憶しておける電子回路だよ。電源が入っている限り、外から信号を送らない限りその状態を保ち続けるんだ

ひよこ ひよこ

どうやって記憶するの?電気を貯めておくの?

ペンギン先生 ペンギン先生

コンデンサのように電気を貯めるんじゃなくて、2つのNOT回路を輪っかのようにつなげることで、お互いに状態を維持し合うんだよ。片方が1なら、もう片方が0を出力して、その0がまた最初の回路に戻って1を維持する — こうやって安定するんだ

ひよこ ひよこ

いろんな種類があるって聞いたけど、どう違うの?

ペンギン先生 ペンギン先生

一番基本的なのがSRフリップフロップで、Set(1にする)とReset(0にする)の2つの入力があるよ。D型はデータ入力を1つにして使いやすくしたもの、T型は入力があるたびに0と1が切り替わるトグル式だね

ひよこ ひよこ

CPUの中でどう使われているの?

ペンギン先生 ペンギン先生

CPUレジスタはフリップフロップの集まりでできているよ。例えば32ビットレジスタなら、32個のD型フリップフロップを並べて作るんだ。クロック信号に合わせてデータを一斉に取り込んで保持するよ

ひよこ ひよこ

クロック信号って何?

ペンギン先生 ペンギン先生

CPUの動作テンポを刻む信号だよ。例えば3GHzのCPUなら毎秒30億回の信号が送られて、その信号のタイミングに合わせてフリップフロップがデータを読み書きするんだ。これによってCPU全体が同期して動けるんだよ

ひよこ ひよこ

フリップフロップとメモリって何が違うの?

ペンギン先生 ペンギン先生

実はSRAM(高速メモリ)の中身はフリップフロップそのものだよ。一方、DRAM(メインメモリ)はコンデンサで記憶するから構造が違う。フリップフロップは高速だけど回路が大きくなるから、キャッシュのような少量・高速の記憶に使われて、大容量が必要なメインメモリにはDRAMが使われるという棲み分けがあるんだ

ペンギン
まとめ:ざっくりこれだけ覚えればOK!
「フリップフロップ」って出てきたら「1ビットを記憶できるデジタル回路の基本部品」と思えればだいたいOK!
📖 おまけ:英語の意味
「Flip-Flop」 = パタパタ(反転する様子)
💬 スイッチのように2つの安定状態をパタパタと行き来する様子からこの名前がついたんだよ
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