先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、NAND回路ってどんな回路なんですか？名前からしてちょっと難しそうです…。」

先生

「NAND（ナンド）回路は、否定論理積回路（ヒテイロンリセキカイロ）と呼ばれるもので、AND（アンド）回路の結果を反転させた回路なんです。」

生徒

「AND回路の反対…ということは、両方が1のときだけ0になるってことですか？」

先生

「その通りです！AND回路が“かつ”の関係なのに対して、NAND回路は“かつではない”という意味を持っています。では詳しく見ていきましょう。」

1. 否定論理積回路（NAND回路）とは？

否定論理積回路（ヒテイロンリセキカイロ）は、AND（アンド）回路の出力を反転させた論理回路（ロンリカイロ）です。英語の「NOT AND（ナットアンド）」を組み合わせた略称がNAND（ナンド）です。

つまり、入力がすべて1のときだけ出力が0になり、それ以外のときは1を出力します。この動きがNAND回路の基本的な特徴です。

コンピュータ（コンピュータ）やCPU（シーピーユー）の中では、NAND回路は非常に重要な役割を持っており、あらゆる論理演算を作り出すことができる“万能ゲート”として知られています。

2. NAND回路の記号と構造

NAND回路の回路図記号は、AND回路の記号に小さな丸（反転記号）が付いた形です。この丸は「NOT（ノット）」を意味し、出力が反転することを表しています。

入力が2つ（AとB）ある場合、出力Yは次のように表されます。

A | B | 出力Y
0 | 0 | 1
0 | 1 | 1
1 | 0 | 1
1 | 1 | 0

この表は「真理値表（シンリチヒョウ）」と呼ばれます。AND回路では両方が1のときに1を出しますが、NAND回路ではその逆で、両方が1のときだけ0になります。

3. NAND回路の動きを日常の例で考えよう

たとえば、「2つのスイッチがどちらもオンならランプが消える」という回路を想像してください。スイッチがどちらか1つでもオフならランプは点灯します。この動きがまさにNAND回路の考え方です。

つまり、「両方がオンでなければ点く」という条件です。AND回路とは真逆の動きをするので、名前に“否定”が付いているわけですね。

4. NAND回路の論理式と読み方

NAND回路の論理式は次のように表されます。

Y = ¬(A × B)

ここで「×」は論理積（ロンリセキ）を意味し、「¬」は否定を意味します。つまり、「AとBを掛け算（論理積）した結果を反転する」という式になります。

この式を読むときは、「YはAとBの論理積の否定」と覚えておくと良いでしょう。

5. NAND回路が重要とされる理由

NAND回路は、すべての論理回路（AND、OR、NOTなど）を作り出せる特別な性質を持っています。このことを「機能的完全性（キノウテキカンゼンセイ）」と呼びます。

つまり、NAND回路だけを使ってコンピュータの基本動作を実現することができるのです。そのため、電子回路設計ではNAND回路がよく利用されます。

6. NAND回路を使って他の回路を作る方法

実は、NAND回路をいくつか組み合わせるだけで、他の論理回路を作ることができます。たとえば次のようになります。

NOT（ノット）回路：NANDの入力AとBを同じにする
AND（アンド）回路：NANDを2段重ねにして反転を戻す
OR（オア）回路：NANDを3つ組み合わせる

このように、NAND回路は“どんな論理も作れる万能な回路”として、電子回路やコンピュータ設計の基本になっています。

7. コンピュータ内部でのNAND回路の役割

コンピュータの中では、CPU（シーピーユー）やメモリ、制御装置の動作を支える基本単位としてNAND回路が使われています。

たとえば、フラッシュメモリ（フラッシュメモリ）やSSD（エスエスディー）などのストレージ装置には、NAND型メモリセル（ナンドガタメモリセル）が使われています。これはNAND回路の仕組みを応用した記憶構造です。

つまり、NAND回路は単なる理論ではなく、私たちのパソコンやスマートフォンの内部で実際に働いている重要な存在なのです。

8. NAND回路のメリットと応用

NAND回路は、構造がシンプルで小さなチップ面積に多くの回路を実装できるというメリットがあります。また、反転の性質を持つため、誤動作を防ぐ設計にも向いています。

さらに、低コストで安定した動作ができるため、マイクロプロセッサ（マイクロプロセッサ）やデジタル制御装置など、さまざまな電子機器に広く使われています。

このように、NAND回路は理論的にも実用的にも非常に重要な基本回路です。

9. まとめる前に押さえておきたいポイント

否定論理積回路（NAND回路）は、AND回路の出力を反転させた回路で、「すべてが1のときだけ0を出す」というシンプルな仕組みを持っています。

そして、このNAND回路だけであらゆる論理演算を構成できるという点が最大の特徴です。CPUやメモリの中でも、このNANDの仕組みがたくさん使われていることを覚えておきましょう。

否定論理積回路（NAND回路）をやさしく解説！初心者にもわかる仕組みと使い方