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コンピュータ構成要素

フリップフロップには、入力の与え方や動作のタイミングによっていくつかの種類があります。最も基本的な「RSフリップフロップ(リセット・セット)」は、セット信号で状態を「1」にし、リセット信号で状態を「0」にします。これにクロック信号(回路全体のリズムを刻む同期信号)を組み合わせたものが、現代のコンピュータで広く使われています。

例えば、コンピュータの心臓部であるCPUの中には「レジスタ」と呼ばれる極めて高速な記憶領域があります。これは複数のフリップフロップを並べて作られており、加算器で計算した結果を一時的に保存したり、次に実行する命令を待機させたりするために絶え間なく利用されています。また、CPUとメインメモリの間でデータを高速にやり取りするための「キャッシュメモリ(SRAM)」も、フリップフロップの集合体です。フリップフロップは高速ですが、1ビットを記憶するために複数のトランジスタ(通常4〜6個)を必要とするため、回路面積が大きくなり、大容量化が難しく高価になるという側面があります。

試験でのポイント

試験においてフリップフロップは、メモリの仕組みやCPUの構造を理解するための重要なキーワードとして出題されます。特にSRAM(スタティックRAM)の記憶原理としての出題が定番です。

覚えておくべきポイントは以下の通りです。

  • 記憶素子であること:論理回路の一種でありながら、単なる計算ではなく「1ビットの情報を記憶・保持できる」という最大の特徴をおさえてください。
  • SRAMとの関係:「フリップフロップ回路を用いて構成されるメモリはどれか」という問題の正解は「SRAM」です。これに対し、コンデンサを用いて構成され、リフレッシュ(定期的な再充電)が必要なのは「DRAM」です。このSRAMとDRAMの対比は超頻出です。
  • 揮発性であること:電気が通っている間だけデータを保持できる「揮発性メモリ」の構成要素です。電源を切ると記憶していた「0」や「1」のデータはすべて消えてしまいます。
  • 用途:CPU内部の「レジスタ」や、高速な「キャッシュメモリ」に使われていることを結びつけて覚えておきましょう。

関連する用語

関連する用語として、フリップフロップを集積して作られる高速メモリであるSRAM、フリップフロップと対比されるDRAM、フリップフロップに保存されたデータを使って計算を行う加算器などがあります。