高2「情報」前期第4回: コンピュータの計算のしくみ

前回の授業のまとめで、コンピュータは電気のオンとオフで計算する仕組みだからこそ、正確で高速な計算ができることを確認しました。今回の授業の目標は、コンピュータが基本論理回路の組み合わせでできていること、基本論理回路の電気のオンとオフで処理する仕組みを知ることです。

本当に電気のオンとオフだけで計算ができるのか、まずは1ケタの2進数の足し算を考えます。2進数は1と0しかないため、足し算の組み合わせは4通りです。この4通りの計算をするのが半加算器。半加算器の回路図を示した後、シム回路で、シミュレーションしてみます。シム回路では、電気のオン/オフが視覚化されるので、わかりやすいと思います。

次に、この半加算器が基本論理回路である、AND回路、OR回路、NOT回路の組み合わせになっていることを説明し、それぞれの働きを説明します。そしてシム回路でシミュレーションします。また、これらを組み合わせた回路の演習問題をやってもらい、またシム回路でシミュレーションするという繰り返しで、電気のオンとオフを切り替える仕組みの理解の定着をはかりました。

生徒は、最初、回路と聞いて難しいと考えますが、授業後には、コンピュータは意外と単純な仕組みであることに気づきます。