順序回路
順序回路(じゅんじょかいろ、sequential circuit)とは、ディジタル回路において外部からの入力信号と記憶されている内部状態(記憶回路)との組み合わせによって出力状態が決定される回路である。最も単純な順序回路としてはラッチやフリップフロップがあり、より大きなものとしてはレジスタやカウンタなどがある。さらにCPUも大規模な順序回路といえる。
順序回路には、クロックパルスのタイミングのみで動作し出力が確定する同期式順序回路と、クロックパルス入力を持たず入力信号のタイミングに依存して出力が確定する非同期式順序回路に分かれる。
最も単純な順序回路の一つである RSラッチ(Reset/Set Latch)の例を示す。RSラッチでは、2つの入力 R、S に対して1つの出力Z(シンボル図におけるQ出力を指す)が決まる。Rを1にしたときには出力が0になり、Sを1にしたときには出力が1になる(ただし入力が同時になることは禁止する)。このとき、このような順序回路は
X : R,S (R,S は 0 または 1。ただし同時に1になることは禁止)
Q : Q0 または Q1 (ただし、Q0=0、Q1=1)
Z : 0 または 1
δ : 状態遷移表または状態遷移図を参照
ω : 1 × Q → Z (実質的にはQをそのまま出力する)
と表現できる。
まず、RSラッチの状態遷移表を示す。なお、RSラッチでは(R,S)=(1,1)となる状態を禁止しているので表中では「-」(不定)としている。
次に、ミーリ型およびムーア型の状態遷移図の例を示す。
ミーリ型において、節点には内部の状態、○○/●は入力条件が○○のときの出力が●に変化、矢印は条件が成立したときの遷移方向を表す。つまり、形式的表現における X=(R,S)、Z=0 or 1 を図中では RS/Z と表現し、それぞれに 1 または 0 が入る。
ムーア型では、節点には内部の状態と外部出力をまとめて○/○(内部状態/外部出力)と記し、矢印は入力条件○○が成立したときの遷移方向を表す。なお、RSラッチでは、内部状態Qと出力Zは同じなので、本例では Q0/0、Q1/1 という節点はあるが、Q1/0、Q0/1 という節点は無い。