Η ανθρώπινη τεχνολογία έχει φτάσει στο απόγειό της με τα ψηφιακά συστήματα.
Ένας μικροελεγκτής ή μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιείται συνήθως σε τέτοια συστήματα, τα οποία αποθηκεύουν, επεξεργάζονται και μεταφέρουν δεδομένα σε ψηφιακή μορφή.
Τα ψηφιακά κυκλώματα παρέχουν και λαμβάνουν δεδομένα σε δυαδικά ψηφία (1 και 0).
Επιπλέον, οι λογικές πύλες έθεσαν τις βάσεις για τη μάζα των ψηφιακών λογικών κυκλωμάτων που υπάρχουν σήμερα.
Οι υπολογιστές έχουν γίνει βασικό συστατικό της καθημερινής ζωής, καθώς μπορούν να ολοκληρώσουν ένα ευρύ φάσμα εργασιών και λειτουργιών σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.
Μία από τις σημαντικότερες αρμοδιότητες της CPU ενός υπολογιστή είναι να διεξάγει λογικές διαδικασίες χρησιμοποιώντας υλικό όπως Ολοκληρωμένα Κυκλώματα, τεχνολογίες λογισμικού και ηλεκτρικά κυκλώματα.
Οι υπολογιστές χρησιμοποιούν δυαδικά ψηφία αντί για ψηφιακά ψηφία για απλές λειτουργίες. Οι λογικές πύλες κάνουν όλες τις λειτουργίες.
Τι είναι μια λογική πύλη;
Μια λογική πύλη είναι ένα στοιχείο ψηφιακών κυκλωμάτων που χρησιμεύει ως δομικό στοιχείο.
Εκτελούν βασικές λογικές λειτουργίες σε ψηφιακά κυκλώματα. Οι λογικές πύλες χρησιμοποιούνται σχεδόν σε κάθε τεχνολογικό εξοπλισμό που χρησιμοποιούμε στις μέρες μας.
Οι λογικές πύλες, για παράδειγμα, μπορούν να βρεθούν σε κινητές συσκευές, tablet και συσκευές μνήμης.
Οι λογικές πύλες ενός κυκλώματος λαμβάνουν αποφάσεις με βάση ένα μείγμα ψηφιακών σημάτων που στέλνονται στις εισόδους του. Η συντριπτική πλειοψηφία των λογικών πυλών έχει δύο εισόδους και μία έξοδο.
Για την κατασκευή λογικών πυλών, χρησιμοποιείται άλγεβρα Boole. Οποιαδήποτε στιγμή, κάθε τερματικό βρίσκεται σε μία από τις δύο δυαδικές καταστάσεις: false ή true.
Το false ισούται με μηδέν, ενώ το true ισούται με ένα. Η δυαδική έξοδος θα διαφέρει ανάλογα με τον τύπο της λογικής πύλης που χρησιμοποιείται και το μείγμα εισόδου.
Μια λογική πύλη είναι παρόμοια με έναν διακόπτη φώτων στο ότι η έξοδος είναι απενεργοποιημένη στη μια θέση και στην άλλη. Οι λογικές πύλες χρησιμοποιούνται συχνά σε ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC).
Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι λογικών πυλών;
Οι λογικές πύλες ταξινομούνται σε επτά τύπους:
- ΚΑΙ
- OR
- ΔΕΝ
- ΟΥΤΕ
- NAND
- XOR
- XNOR
Τώρα, ας βουτήξουμε βαθιά σε καθένα από αυτά.
1. ΚΑΙ Πύλη
Είναι μια λογική πύλη στο πιο βασικό της επίπεδο. Υπάρχουν δύο είδη εισόδων: 0 και 1.
Η λειτουργία του είναι πανομοιότυπη με αυτή του χειριστή «και». Εάν όλες οι είσοδοι της πύλης έχουν την ίδια τιμή (true), το αποτέλεσμα είναι 1, διαφορετικά το 0 παραδίδεται όταν κάποια από τις εισόδους έχει την ίδια τιμή (false).
Έκφραση
Υ = ΑΒ
Διάγραμμα μπλοκ
Πίνακας αλήθειας
A | B | Παραγωγή |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. Ή Πύλη
Οι πύλες OR έχουν δύο ή περισσότερες εισόδους και είναι ένας τύπος λογικής πύλης.
Ωστόσο, μπορεί να παράγει μόνο μία έξοδο τη φορά. Σύμφωνα με την άλγεβρα, η πύλη OR παράγει το άθροισμα των δεδομένων εισόδου.
Η έξοδος της πύλης OR είναι συνήθως αληθής (1) όταν τουλάχιστον μία από τις εισόδους της είναι αληθής. διαφορετικά, το αποτέλεσμα είναι μηδέν.
Έκφραση
Υ = Α+Β
Διάγραμμα μπλοκ
Πίνακας αλήθειας
A | B | Παραγωγή |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. ΟΧΙ Πύλη
Μπορεί να έχει μόνο μία είσοδο και έξοδο ανά πάσα στιγμή. Οι πύλες NOT, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιούνται συνήθως για τη δημιουργία εξόδου παρά εισόδου.
Το αποτέλεσμα είναι 0 εάν η είσοδος της πύλης NOT είναι 1. αν η είσοδος είναι 0, το αποτέλεσμα είναι 1.
Λόγω της λειτουργίας του, είναι επίσης γνωστός ως μετατροπέας. Η πύλη NOT είναι μερικές φορές γνωστή ως Unary gate λόγω του σαφούς αριθμού των συνολικών εισόδων.
Έκφραση
Υ=Α'
Διάγραμμα μπλοκ
Πίνακας αλήθειας
Είσοδος (Α) | Έξοδος (ΟΧΙ Α) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. ΟΥΤΕ Πύλη
Αποτελείται από πύλες Ή και ΟΧΙ. Η πύλη NOR είναι το πολικό αντίθετο της πύλης OR όσον αφορά τον τρόπο λειτουργίας της.
Σε κάθε δεδομένη στιγμή, η πύλη NOR μπορεί να έχει δύο ή περισσότερες εισόδους αλλά μόνο μία έξοδο. Όταν όλες οι είσοδοι είναι μηδέν, η πύλη NOR επιστρέφει 1. Ωστόσο, εάν κάποια από τις εισόδους είναι μία (1), η έξοδος είναι μηδέν (0).
Έκφραση
Υ=(Α+Β)'
Διάγραμμα μπλοκ
Πίνακας αλήθειας
A | B | Παραγωγή |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. Πύλη NAND
Είναι ένας συνδυασμός μιας πύλης AND και μιας πύλης NOT που μπορεί να δεχτεί δύο ή περισσότερες εισόδους ταυτόχρονα αλλά εξάγει μόνο μία.
Η μέθοδος της πύλης NAND είναι η αντίστροφη αυτής της πύλης AND. Όταν οποιαδήποτε από τις εισόδους της πύλης NAND είναι 0, προκύπτει η έξοδος 1. Διαφορετικά, η έξοδος είναι πάντα 0.
Έκφραση
Y=(AB)'
Διάγραμμα μπλοκ
Πίνακας αλήθειας
A | B | Παραγωγή |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. Πύλη XOR
Η Exclusive-OR, συχνά γνωστή ως πύλη «Ex-OR», είναι μια ψηφιακή λογική πύλη που παίρνει περισσότερες από δύο εισόδους αλλά εξάγει μόνο μία τιμή.
Η έξοδος της πύλης XOR είναι '1' εάν κάποια από τις εισόδους είναι '1'. Το αποτέλεσμα είναι "0" εάν και οι δύο είσοδοι είναι "1". Το αποτέλεσμα είναι "0" εάν και οι δύο είσοδοι είναι "0".
Έκφραση
Υ=Α'.Β+Α.Β'
Διάγραμμα μπλοκ
Πίνακας αλήθειας
A | B | Παραγωγή |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. Πύλη XNOR
Η Exclusive-NOR, συχνά γνωστή ως πύλη «EX-NOR», είναι μια ψηφιακή λογική πύλη που παίρνει περισσότερες από δύο εισόδους αλλά εξάγει μόνο μία.
Εάν και οι δύο είσοδοι είναι "1", η έξοδος της πύλης XNOR είναι "1". Το αποτέλεσμα είναι "0" όταν και οι δύο είσοδοι είναι "0". Το αποτέλεσμα θα είναι "0" εάν μία από τις εισόδους είναι "0".
Έκφραση
Υ=Α.Β+Α'Β'
Διάγραμμα μπλοκ
Πίνακας αλήθειας
A | B | Παραγωγή |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Χρήσεις Λογικής Πύλης
- Οι λογικές πύλες μπορούν να συνδεθούν με διάφορους τρόπους και οι πιο πρόσφατες συσκευές, δορυφόροι, ακόμη και ρομπότ απαιτούν ένα εκατομμύριο από αυτούς τους συνδυασμούς.
- Οι λογικές πύλες χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Τα τσιπ (IC) περιέχουν αυτά τα στοιχεία, τα οποία βρίσκονται σε υπολογιστές, τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.
- Η μεταφορά δεδομένων, ο υπολογισμός και η επεξεργασία δεδομένων επωφελούνται από τις λογικές πύλες. Οι λογικές πύλες χρησιμοποιούνται εκτενώς στη λογική τρανζίστορ-τρανζίστορ και στα ηλεκτρονικά CMOS.
- Οι συναγερμοί, οι βομβητές, οι διακόπτες και τα φώτα του δρόμου χρησιμοποιούν απλούς συνδυασμούς λογικών πυλών. Αυτές οι πύλες χρησιμοποιούνται ευρέως σε μια σειρά βιομηχανιών, καθώς μπορούν να επιλέξουν να ξεκινήσουν ή να σταματήσουν ανάλογα με τη λογική.
ΥΠΕΡ
- Είναι φθηνά. Ως αποτέλεσμα, γίνονται εξαιρετικά οικονομικά.
- Χρειάζεται λιγότερο ρεύμα.
- Η λογική 0 και η λογική 1 διαχωρίζονται σαφώς.
- Λειτουργεί ως βάση για κάθε ψηφιακό gadget.
- Χρησιμοποιεί την Άλγεβρα Boole για να εκτελέσει λογικές πράξεις.
ΚΑΤΑ
- Η υλοποίηση της λογικής πύλης δεν είναι κατανοητή σε ένα πιο εξελιγμένο σύστημα ή σχεδιασμό κυκλώματος, καθώς είναι δύσκολο να τοποθετηθούν και να συνδεθούν κατάλληλα.
- Η χαμηλή τάση λειτουργίας είναι καλό.
- Η είσοδος και η έξοδος διαχωρίζονται με χρονική καθυστέρηση.
Συμπέρασμα
Η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος αντιμετωπίζεται από μια λογική πύλη.
Πρέπει να δώσετε είσοδο σε αυτό, και εάν η μεταφορά είναι ενεργοποιημένη, το ρεύμα μπορεί να ρέει μέσα από αυτό.
Τα κριτήρια για τη ροή ρεύματος που χρησιμοποιείτε ως διακόπτης περιγράφονται γενικά από τη λογική πύλη.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε λογικές πύλες για να πραγματοποιήσετε δυαδικές πράξεις όπως πρόσθεση, πολλαπλασιασμός και διαίρεση.
Αφήστε μια απάντηση