Logic Gates: Circuit Simulator — 実際の回路を配線し、真理値表で動作を証明しながら論理ゲートを学べます

役立つかどうかを判断するポイントは、回路について読むだけでなく、実際に配線する必要があるかどうかです。Logic Gates: Circuit Simulatorでは、すべてのレッスンを3D breadboard上で体験できます。ゲートをドラッグし、入力を配線してRunを押すと、truth tableが行ごとに動作の正しさを証明します。コースは4つのWorldにまたがる34レッスンで構成され、7つの基本ゲートからadders、multiplexers、sequential logicまで学べます。Androidでは無料です。

はい。Logic Gates: Circuit SimulatorはGoogle Playでのタイトルで、アプリ内の画面やレッスンではLogic Gates Labと呼ばれています。34レッスン、12 wiring labs、8 build projects、Daily Circuit puzzleを備えた同じ1つのアプリです。

truth tableには、ゲートや回路の入力にあり得るすべての組み合わせを1行ずつ並べ、その組み合わせで生成される出力を最後の列に示します。入力の数は有限であり、入力が2個なら4行、3個なら8行になるため、truth tableは解釈の余地なく回路の動作を完全に表します。Logic Gates Labでは、配線した回路の実際の出力の横に期待されるtruth tableを表示し、一致しない行を赤く光らせます。

NANDはANDゲートの後にNOTを組み合わせたもので、適切なパターンで配線すれば、AND、OR、NOT、XORを含むほかのすべてのlogic gateをNANDゲートだけで構築できるため、universal gateと呼ばれます。これは実際のchip designで重要です。複数の異なるゲートを製造するよりも、1種類のゲートを繰り返し製造するほうが簡単だからです。Logic Gates LabのGate Fundamentals Worldでは、このuniversal building blockとしてのNANDを詳しく扱います。

half adderはちょうど2つのbitを加算し、Sum（XOR経由）とCarry（AND経由）を出力しますが、前の加算からのcarry-inを受け取ることはできません。full adderは、2つのbitにそのcarry-inを加えた3つの入力を受け取ります。そのためfull adderを連結すれば、1-bitより大きな数、たとえばLogic Gates Labのプロジェクトで組み立てる2-bit adderを加算できます。

Karnaugh mapは、truth tableの出力を格子状に配置したもので、隣り合う2つのセルの入力bitが必ず1つだけ異なるように並べます。この配置により、同じ出力のグループが視覚的に明確になるため、Boolean algebraの恒等式やDe Morgan's Lawsを一つずつ適用するのではなく、見た目でBoolean expressionを簡略化できます。Logic Gates Labでは、Boolean algebraのほかの内容とともにWorld 2でKarnaugh mapを紹介します。

combinational circuitの出力は現在の入力だけに依存します。adderやmultiplexerがその例です。sequential circuitにはメモリがあり、SR latchやD flip-flopはclock cycleをまたいで値を保持するため、出力は現在の入力だけでなく過去の入力にも依存します。連結したflip-flopで作られるregisterやripple counterによって、回路は瞬時に反応するだけでなく、stateを記憶できるようになります。Logic Gates LabのWorld 4では、このsequential-logic layerを扱います。

はい。World 1の9レッスンすべて — 基本ゲート全種とDe Morgan's Laws、さらにWorld 1の6つの実践的なlabすべて — が無料です。加えて、3つのcircuitを保存できる無制限のsandbox、Half Adder project、毎日のDaily Circuit puzzleも利用できます。ProではWorlds 2から4、1-bit ALUまでの残り7つのbuild projects、無制限のExam Mode実行、AI circuit tutor、無制限に保存できるsandbox circuitsが解放されます。

いいえ。Logic Gates: Circuit SimulatorはGoogle Playを通じてAndroidのスマートフォンとタブレットで利用できます。このページからリンクしているのも、その掲載ページのみです。

毎日新しく出題される、日付をもとに生成されたwiring puzzleです。限られたgate budget内で、目標のtruth tableと一致する回路を配線します。永久に無料で、完全オフラインで動作し、最高記録のstreakを追跡できます。また、Settingsでオンにできる任意のローカルリマインダーも利用できます。

すべてのlesson、project、exam questionにある各goal tableは、シミュレーターが配線をチェックする際に使うものと同じ少数のBoolean functionsから計算されます。計算はサーバーとの往復通信なしで、すべてデバイス上で実行されます。そのため、提示された答えが実際にエンジンでチェックされる内容とずれることはなく、接続がまったくない状態でも採点できます。