デジタル回路
FPGAで実現できるのは、デジタル回路というお話をしましたが、もう少し詳しく説明したいと思います。デジタル回路は、デジタル信号を扱う回路のことです。デジタル信号とは、2つの状態を持つ信号のことです。例えば、豆電球が、「光っている」、「消えている」というような2つの状態のことです。豆電球の明るさは、豆電球に接続した電池の消耗具合や、電池の数、つまり電圧によって変わります。電圧によって連続的に明るさのでアナログ信号（図中の赤線）と呼ばれます。デジタル信号は、このアナログ信号に対して、光っていると判断する明るさより明るければ、「光っている」、光っていると判断する明るさより暗ければ、「消えている」とします（図中の青線）。
デジタル信号のメリットは、何でしょうか？図からも分かるように、デジタル信号は電圧の変化に鈍感です。従って、ノイズ等の環境変化に強く、安定した動作が実現可能になっています。例えば、昔のTVはアナログ放送で映像にノイズが混じっていましたした。それがデジタル放送になることによって、ノイズがないより奇麗な映像を安定して送受信できるようになっているのです。
豆電球の例で「光っている」「消えている」という表現をしましたが、デジタル信号では、それぞれ数字の「１」と「０」で表します。デジタル回路では、入力もデジタル信号なので、デジタル回路は、デジタル信号を入力とし、デジタル信号を出力することになります。「１」と「０」では、2つの状態を表現できないため、通常は複数のデジタル信号を使います。2つの信号を使えば、「00」「01」「10」「11」の4つの状態、3つの信号を使えば、「000」「001」「010」「011」「100」「101」「0110」「111」の4つの状態を表現することができます。n個の信号を使えば、2nの状態を表現することができます。「１」と「０」は、ビットと呼ばれ、nは、ビット数と呼ばれています。ビット数が大きいほど、多くの状態を表現することができ、複雑な処理を行うことができます。
まとめ
- デジタル回路は、デジタル信号を処理する回路
- デジタル信号は、ビットで表され、ビット数が多いほど複雑な処理が可能
