タイミングチャートとは？

タイミングチャートの意味

横軸に時間を取り、複数の信号やタスクの状態変化を上下に並べて示す図。信号の前後関係、必要な待ち時間、重なってはいけない期間を一目で表せるため、ハードとソフトの取り合いを決める場面で必ず問われる。

タイミングチャートの具体例

I2Cの通信ではクロックとデータの線を2段に描き、開始条件と停止条件の位置、データを変化させてよい区間を示す。タスクの解析では、割込み発生から起床、実行、完了までを帯で描き、最悪応答時間がどこで決まるかを確認する。

タイミングチャートは試験でどう引っ掛けられる？

図に描いた時間が理想値で、実機では割込み禁止区間やバス調停による遅れが乗る点を見落としやすい。信号の順序だけでなく、規格が定めるセットアップ時間などの数値を満たしているかまで確認する必要がある。

タイミングチャートと関連する用語

• セットアップ時間・ホールド時間
• 割込みレイテンシ
• ロジックアナライザ

タイミングチャートが出た過去問

• 図はスイッチA及びBの状態によって、LEDが点灯又は消灯する回路である。スイッチAがオンの状態をA＝1、オフの状態をA＝0とし、スイッチBも同様にオンの状態をB…

  正解：タイミングチャート案ウ：YはAとBがともに1の区間だけ1になる（論理積＝AND動作の波形）。

  要点：スイッチの直列接続は論理積（AND）として動作する

  図の回路は2つのスイッチが直列に接続されているので、両方が同時にオンのときだけ電流が流れLEDが点灯する。これは論理積（AND）の動作にあたり、Y＝A・Bとなる。したがってAとBがともに1の区間だけYが1になるタイミングチャートが正しい。

  出典：令和6年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問21（IPA）

• 入力がAとB、出力がYの論理回路を動作させたとき、図のタイミングチャートが得られた。この論理回路として、適切なものはどれか。

  正解：NAND素子（A, Bを入力しYを出力する否定論理積素子）

  要点：両入力が1のときだけ出力0になるのはNAND

  タイミングチャートを読むと、AとBがともに1のときだけ出力Yが0になり、それ以外の組合せではYが1になっている。これは否定論理積（NAND）の真理値表そのものである。したがってこの論理回路はNAND素子である。

  出典：令和7年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問22（IPA）