非同期フリップフロップ入力:プリセットとクリア機能
デジタル設計において、フリップフロップの主要データ入力(D、SR、JK)は同期と呼ばれます。なぜなら、それらの出力(QとΔQ)への影響がクロックエッジでのみ現れるからです。
対照的に、非同期と呼ばれる追加入力—プリセット(PRE)とクリア(CLR)—は、クロックや同期入力に関わらず、フリップフロップを既知状態に強制できます。

プリセット入力がアサートされると、フリップフロップは即座にセット(Q=1, ΔQ=0)し、クロックと他のデータ入力をバイパスします。逆にクリアをアサートするとリセット(Q=0, ΔQ=1)します。両動作は瞬時に発生し、回路の初期化やリカバリを迅速に行う手段を提供します。
両方のプリセットとクリアが同時にアクティブになると、フリップフロップはQとΔQが競合する未定義状態に入ります。これは古典的SRラッチ条件を反映し、信頼性の高い設計では避けるべきです。
これらの非同期制御は、複数フリップフロップを一斉に駆動する際に貴重です—例えば、レジスタファイル全体を単一ラインでクリアまたはプリセットする場合。クロック遷移を待たずに、グローバルな状態変更を高速に実現できます。
同期入力と同様、プリセットとクリアもアクティブハイまたはアクティブローに設定可能。アクティブロー入力はブロック図の反転バブルで示し、設計者はPREやCLR記号上のバーで負論理を示すこともあります:


重要なポイント
- 非同期入力(PREとCLR)はクロックと同期データをオーバーライドし、フリップフロップを即座にセットまたはリセットする。
- PREとCLRが同時にアサートされると、デバイスは無効状態に入る。慎重な設計でこの条件を回避必須。
- プリセットとクリアはアクティブハイまたはアクティブロー実装可能。反転バブルやバーで負論理を表示。
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