この章のゴール
トランジスタとは
「電気を流す・流さない」を制御するスイッチ
であることを理解する。
最終的には
電子
↓
トランジスタ
↓
0と1
↓
論理回路
までイメージできるようになる。
トランジスタとは？
トランジスタとは
電気で動くスイッチ
である。
家のスイッチなら
ON
↓
電気が流れる
↓
電球が光る
OFFなら
OFF
↓
電気が流れない
↓
電球は消える
トランジスタも全く同じ考え方。
トランジスタは何が違う？
普通のスイッチは
人が押す。
人
↓
スイッチON
しかしトランジスタは
電気でスイッチを押す。
つまり
入力の電気
↓
ON
↓
出力へ電気が流れる
または
入力の電気なし
↓
OFF
↓
出力へ流れない
となる。
MOSFET
CPUで使われているトランジスタは
MOSFET
という種類。
細かい構造は後回しでもよいが、
重要なのは
Gate（ゲート）
↓
電気をかける
↓
電子が流れる
↓
スイッチON
という仕組み。
なぜトランジスタが必要なの？
CPUは
計算をする前に
まず
電気を流す
または
止める
しかできない。
つまり
トランジスタ1個では
計算できない。
トランジスタ1個ができること
例えば
入力
↓
ON
↓
出力ON
または
入力
↓
OFF
↓
出力OFF
だけ。
つまり
YES
NO
しか判断できない。
0と1になる
ここで
約束を決める。
電気が流れる
↓
1
電気が流れない
↓
0
つまり
トランジスタは
0
または
1
しか作れない。
CPUの中には何個ある？
現在のCPUには
数十億個
のトランジスタがある。
例えば
□□□□□□□□□□
□□□□□□□□□□
□□□□□□□□□□
□□□□□□□□□□
全部が
トランジスタ。
実際には
もっと何千倍も密集している。
CPUは何をしている？
CPUは
ON
OFF
ON
ON
OFF
OFF
ON
これを
毎秒数十億回
切り替えている。
だから
CPUは熱くなる。
電気を大量に動かしているから。
トランジスタだけでは計算できない
ここが重要。
トランジスタ1個では
ON
OFF
しかできない。
でも
2個
3個
4個
10個
100個
組み合わせると
AND
OR
NOT
XOR
が作れる。
これを
論理回路
という。
つまり
電子
↓
トランジスタ
↓
論理回路
↓
計算
という流れになる。
この章で覚えること
| 用語 | 本質 |
|---|---|
| トランジスタ | 電気で動くスイッチ |
| ON | 電気が流れる |
| OFF | 電気が流れない |
| MOSFET | CPUで使われるトランジスタ |
| 1 | 電気が流れる状態 |
| 0 | 電気が流れない状態 |
次章
次は
論理回路
を学ぶ。
ここで
「スイッチだけでどうやって足し算できるの？」
というコンピュータ最大の不思議を理解する。
AND・OR・NOTを組み合わせるだけで、
- 足し算
- 比較
- if文
- CPU
まで作れることが分かる。