وصلت التكنولوجيا البشرية إلى ذروتها مع الأنظمة الرقمية.
عادةً ما يتم استخدام وحدة التحكم الدقيقة أو المعالج الدقيق في مثل هذه الأنظمة ، التي تخزن البيانات وتعالجها وتنقلها في شكل رقمي.
توفر الدوائر الرقمية البيانات وتستقبلها بأرقام ثنائية (1s و 0s).
علاوة على ذلك ، أرست البوابات المنطقية الأساس لكتلة دوائر المنطق الرقمي الموجودة اليوم.
أصبحت أجهزة الكمبيوتر مكونًا أساسيًا في الحياة اليومية حيث يمكنها إنجاز مجموعة واسعة من الوظائف والعمليات في فترة زمنية قصيرة جدًا.
تتمثل إحدى أهم مسؤوليات وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر في إجراء عمليات منطقية باستخدام أجهزة مثل الدوائر المتكاملة وتقنيات البرامج والدوائر الكهربائية.
تستخدم أجهزة الكمبيوتر أرقامًا ثنائية بدلاً من الأرقام الرقمية لعمليات بسيطة. تقوم البوابات المنطقية بجميع العمليات.
ما هي البوابة المنطقية؟
البوابة المنطقية هي أحد مكونات الدوائر الرقمية التي تعمل بمثابة لبنة بناء.
يقومون بتنفيذ العمليات المنطقية الأساسية في الدوائر الرقمية. تُستخدم البوابات المنطقية تقريبًا في كل المعدات التكنولوجية التي نستخدمها في الوقت الحاضر.
يمكن العثور على البوابات المنطقية ، على سبيل المثال ، على الأجهزة المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الذاكرة.
تتخذ البوابات المنطقية للدائرة قرارات بناءً على مزيج من الإشارات الرقمية المرسلة إلى مدخلاتها. الغالبية العظمى من البوابات المنطقية لها مدخلين ومخرج واحد.
لبناء بوابات منطقية ، يتم استخدام الجبر البولي. في أي وقت ، تكون كل محطة في إحدى حالتين ثنائيتين: خطأ أو صحيح.
خطأ يساوي صفرًا ، بينما الصحيح يساوي واحدًا. سيختلف الإخراج الثنائي بناءً على نوع البوابة المنطقية المستخدمة ومزيج الإدخال.
تشبه البوابة المنطقية مفتاح الضوء حيث يتم إيقاف تشغيل الخرج في موضع واحد وتشغيله في الآخر. كثيرا ما تستخدم البوابات المنطقية في الدوائر المتكاملة (ICs).
ما هي أنواع البوابات المنطقية المختلفة؟
تصنف البوابات المنطقية إلى سبعة أنواع:
- لأي لبس
- OR
- لا
- NOR
- ناندو
- XOR
- XNOR
الآن ، دعنا نتعمق في كل واحد منهم.
1. وبوابة
إنها بوابة منطقية في أبسط مستوياتها. يتوفر نوعان من المدخلات: 0 و 1.
تشغيله مطابق لعملية عامل التشغيل "and". إذا كانت جميع مدخلات البوابة لها نفس القيمة (صواب) ، تكون النتيجة 1 ، وإلا فسيتم تسليم 0 عندما يكون لأي من المدخلات نفس القيمة (خطأ).
التعبير
ص = أب
مخطط كتلة
جدول الحقيقة
A | B | الناتج |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. بوابة OR
تحتوي بوابات OR على مدخلين أو أكثر وهي نوع من البوابة المنطقية.
يمكن أن ينتج فقط ناتجًا واحدًا في كل مرة. وفقًا للجبر ، تنتج بوابة OR مجموع بيانات الإدخال.
عادةً ما يكون خرج بوابة OR صحيحًا (1) عندما يكون أحد مدخلاته على الأقل صحيحًا ؛ خلاف ذلك ، تكون النتيجة صفر.
التعبير
ص = أ + ب
مخطط كتلة
جدول الحقيقة
A | B | الناتج |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. لا بوابة
يمكن أن يكون لها مدخل ومخرج واحد فقط في أي وقت. من ناحية أخرى ، تُستخدم بوابات NOT بشكل شائع لتوليد الإخراج بدلاً من المدخلات.
تكون النتيجة 0 إذا كان إدخال NOT هو 1 ؛ إذا كان الإدخال 0 ، تكون النتيجة 1.
نظرًا لوظيفته ، يُعرف أيضًا باسم العاكس. تُعرف بوابة NOT أحيانًا باسم البوابة الأحادية بسبب العدد الواضح لإجمالي المدخلات.
التعبير
ص = أ '
مخطط كتلة
جدول الحقيقة
المدخلات (أ) | الإخراج (ليس أ) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. بوابة NOR
إنها مكونة من بوابات OR و NOT. بوابة NOR هي القطب المقابل للبوابة OR من حيث كيفية عملها.
في أي وقت معين ، يمكن أن تحتوي بوابة NOR على مدخلين أو أكثر ولكن هناك مخرج واحد فقط. عندما تكون جميع المدخلات صفراً ، ترجع بوابة NOR 1 ؛ ومع ذلك ، إذا كان أي من المدخلات واحدًا (1) ، يكون الناتج صفرًا (0).
التعبير
ص = (أ + ب) '
مخطط كتلة
جدول الحقيقة
A | B | الناتج |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. بوابة NAND
إنها مزيج من بوابة AND وبوابة NOT التي يمكن أن تقبل مدخلين أو أكثر في نفس الوقت ولكن تخرج واحدًا فقط.
طريقة بوابة NAND هي معكوس بوابة AND. عندما يكون أي من مدخلات بوابة NAND هو 0 ، يتم الحصول على الإخراج 1 ؛ خلاف ذلك ، يكون الإخراج دائمًا 0.
التعبير
ص = (أب) '
مخطط كتلة
جدول الحقيقة
A | B | الناتج |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. بوابة XOR
Exclusive-OR ، المعروفة غالبًا باسم بوابة 'Ex-OR' ، هي بوابة منطقية رقمية تأخذ أكثر من مدخلين ولكنها تنتج قيمة واحدة فقط.
مخرج بوابة XOR هو "1" إذا كان أي من المدخلات "1." تكون النتيجة "0" إذا كان كلا المدخلين "1." تكون النتيجة "0" إذا كان كلا المدخلين "0".
التعبير
ص = أ'ب + أ ب '
مخطط كتلة
جدول الحقيقة
A | B | الناتج |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. بوابة XNOR
إن Exclusive-NOR ، التي تُعرف غالبًا باسم بوابة 'EX-NOR' ، هي بوابة منطقية رقمية تأخذ أكثر من مدخلين ولكنها تُخرج واحدًا فقط.
إذا كان كلا المدخلين "1" ، يكون خرج XNOR Gate هو "1." تكون النتيجة "0" عندما يكون كلا المدخلين "0". ستكون النتيجة "0" إذا كان أحد المدخلات "0".
التعبير
ص = أ ب + أ ب '
مخطط كتلة
جدول الحقيقة
A | B | الناتج |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
استخدامات بوابة المنطق
- يمكن أن تقترن البوابات المنطقية بعدة طرق ، وتتطلب أحدث الأجهزة والأقمار الصناعية وحتى الروبوتات مليونًا من هذه المجموعات.
- تستخدم البوابات المنطقية في مجموعة واسعة من التطبيقات. تحتوي الرقائق (ICs) على هذه المكونات الموجودة في أجهزة الكمبيوتر والهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الإلكترونية الأخرى.
- يستفيد نقل البيانات والحساب ومعالجة البيانات من البوابات المنطقية. تُستخدم البوابات المنطقية على نطاق واسع في منطق الترانزستور والترانزستور وإلكترونيات CMOS.
- تستخدم أجهزة الإنذار ضد السرقة والصفارات والمفاتيح وأضواء الشوارع تركيبات بوابة منطقية بسيطة. تُستخدم هذه البوابات على نطاق واسع في مجموعة من الصناعات حيث يمكنها اختيار البدء أو التوقف اعتمادًا على المنطق.
الايجابيات
- فهي غير مكلفة. نتيجة لذلك ، تصبح فعالة من حيث التكلفة.
- يحتاج إلى كهرباء أقل.
- المنطق 0 والمنطق 1 مفصولان بوضوح.
- يعمل كأساس لكل أداة رقمية.
- يستخدم الجبر البولي لإجراء العمليات المنطقية.
سلبيات
- لا يمكن تصور تحقيق البوابة المنطقية في نظام أو تصميم دائرة أكثر تعقيدًا لأنه من الصعب وضعها وربطها بشكل مناسب.
- جهد التشغيل المنخفض هو شيء جيد.
- المدخلات والمخرجات مفصولة بتأخير زمني.
وفي الختام
يتم التعامل مع تدفق التيار الكهربائي بواسطة بوابة منطقية.
يجب عليك تقديم مدخلات إليه ، وإذا تم تمكين النقل ، فيمكن أن يتدفق التيار من خلاله.
عادةً ما يتم وصف معايير التدفق الحالي الذي تستخدمه كمفتاح بواسطة البوابة المنطقية.
يمكنك استخدام البوابات المنطقية لإنجاز العمليات الثنائية مثل الجمع والضرب والقسمة.
اترك تعليق