فناوری بشر با سیستم های دیجیتال به اوج خود رسیده است.
معمولاً در چنین سیستم هایی از میکروکنترلر یا ریزپردازنده استفاده می شود که داده ها را به شکل دیجیتال ذخیره، پردازش و انتقال می دهد.
مدارهای دیجیتال داده ها را در ارقام باینری (1 و 0) ارائه و دریافت می کنند.
علاوه بر این، گیتهای منطقی زمینه را برای انبوه مدارهای منطقی دیجیتالی که امروزه وجود دارند، ایجاد کردند.
کامپیوترها به یکی از اجزای ضروری زندگی روزمره تبدیل شدهاند، زیرا میتوانند طیف وسیعی از مشاغل و عملیات را در مدت زمان بسیار کوتاهی انجام دهند.
یکی از مهمترین وظایف CPU کامپیوتر انجام فرآیندهای منطقی با استفاده از سخت افزارهایی مانند مدارهای مجتمع، فناوری های نرم افزاری و مدارهای الکتریکی است.
کامپیوترها از ارقام باینری به جای ارقام دیجیتال برای عملیات ساده استفاده می کنند. گیت های منطقی همه عملیات را انجام می دهند.
گیت منطقی چیست؟
گیت منطقی جزء مدارهای دیجیتال است که به عنوان یک بلوک ساختمان عمل می کند.
آنها عملیات منطقی ضروری را در مدارهای دیجیتال انجام می دهند. گیت های منطقی تقریباً در تمام تجهیزات تکنولوژیکی که امروزه استفاده می کنیم استفاده می شود.
به عنوان مثال، گیت های منطقی را می توان در دستگاه های تلفن همراه، تبلت ها و دستگاه های حافظه پیدا کرد.
گیت های منطقی مدار بر اساس ترکیبی از سیگنال های دیجیتال ارسال شده به ورودی های آن تصمیم گیری می کنند. اکثریت قریب به اتفاق گیت های منطقی دارای دو ورودی و یک خروجی هستند.
برای ساخت دروازه های منطقی از جبر بولی استفاده می شود. در هر زمان، هر پایانه در یکی از دو حالت باینری است: نادرست یا درست.
False برابر با صفر است، در حالی که true برابر با یک است. خروجی باینری بر اساس نوع گیت منطقی استفاده شده و ترکیب ورودی متفاوت خواهد بود.
یک گیت منطقی شبیه یک کلید چراغ است که خروجی در یک موقعیت خاموش و در موقعیت دیگر روشن است. گیت های منطقی اغلب در مدارهای مجتمع (IC) استفاده می شوند.
انواع مختلف گیت های منطقی چیست؟
گیت های منطقی به هفت نوع طبقه بندی می شوند:
- و
- OR
- نه
- NOR
- NAND
- XOR
- XNOR
حال، بیایید در هر یک از آنها غوطه ور شویم.
1. و دروازه
این یک دروازه منطقی در ابتدایی ترین سطح خود است. دو نوع ورودی موجود است: 0 و 1.
عملکرد آن با عملگر "and" یکسان است. اگر همه ورودیهای گیت دارای مقدار یکسان (true) باشند، نتیجه 1 میشود، در غیر این صورت زمانی که هر یک از ورودیها مقدار یکسانی (نادرست) داشته باشند، 0 تحویل داده میشود.
اصطلاح
Y = AB
نمودار بلوکی
جدول درستی
A | B | تولید |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. OR Gate
گیت های OR دو یا چند ورودی دارند و نوعی گیت منطقی هستند.
با این حال، تنها می تواند یک خروجی در یک زمان تولید کند. بر اساس جبر، دروازه OR مجموع داده های ورودی را تولید می کند.
خروجی دروازه OR معمولا درست است (1) زمانی که حداقل یکی از ورودی های آن درست باشد. در غیر این صورت، نتیجه صفر است.
اصطلاح
Y = A + B
نمودار بلوکی
جدول درستی
A | B | تولید |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. NOT Gate
در هر زمان فقط می تواند یک ورودی و خروجی داشته باشد. از طرف دیگر دروازه های NOT معمولا برای تولید خروجی به جای ورودی استفاده می شوند.
اگر ورودی دروازه NOT 0 باشد، نتیجه 1 است. اگر ورودی 0 باشد، نتیجه 1 است.
به دلیل عملکردی که دارد، به عنوان یک اینورتر نیز شناخته می شود. گیت NOT به دلیل تعداد واضح ورودیها، گاهی اوقات به عنوان گیت Unary شناخته میشود.
اصطلاح
Y=A'
نمودار بلوکی
جدول درستی
ورودی (A) | خروجی (نه A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. دروازه NOR
از هر دو دروازه OR و NOT تشکیل شده است. دروازه NOR از نظر نحوه عملکرد، نقطه مقابل دروازه OR است.
در هر زمان معین، گیت NOR می تواند دو یا چند ورودی اما فقط یک خروجی داشته باشد. وقتی همه ورودی ها صفر باشند، دروازه NOR 1 را برمی گرداند. با این حال، اگر هر یک از ورودی ها یک (1) باشد، خروجی صفر (0) است.
اصطلاح
Y=(A+B)'
نمودار بلوکی
جدول درستی
A | B | تولید |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. دروازه NAND
این ترکیبی از یک گیت AND و یک گیت NOT است که می تواند دو یا چند ورودی را همزمان بپذیرد اما فقط یک خروجی را ارائه می دهد.
روش دروازه NAND برعکس دروازه AND است. هنگامی که هر یک از ورودی های گیت NAND 0 باشد، خروجی 1 به دست می آید. در غیر این صورت، خروجی همیشه 0 است.
اصطلاح
Y=(AB)'
نمودار بلوکی
جدول درستی
A | B | تولید |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. دروازه XOR
Exclusive-OR، که اغلب به عنوان گیت "Ex-OR" شناخته می شود، یک گیت منطقی دیجیتال است که بیش از دو ورودی می گیرد اما فقط یک مقدار را خروجی می کند.
خروجی XOR Gate '1' است اگر هر یک از ورودی ها '1' باشد. اگر هر دو ورودی "0" باشند، نتیجه "1" است. اگر هر دو ورودی "0" باشند، نتیجه "0" است.
اصطلاح
Y=A'.B+A.B'
نمودار بلوکی
جدول درستی
A | B | تولید |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. دروازه XNOR
Exclusive-NOR که اغلب با نام گیت "EX-NOR" شناخته می شود، یک گیت منطقی دیجیتال است که بیش از دو ورودی می گیرد اما تنها یک خروجی می گیرد.
اگر هر دو ورودی '1' باشند، خروجی XNOR Gate '1' است. وقتی هر دو ورودی 0 باشند، نتیجه "0" است. اگر یکی از ورودی ها 0 باشد، نتیجه "0" خواهد بود.
اصطلاح
Y=A.B+A'B'
نمودار بلوکی
جدول درستی
A | B | تولید |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
کاربردهای گیت منطقی
- گیتهای منطقی را میتوان به روشهای مختلفی جفت کرد و جدیدترین دستگاهها، ماهوارهها و حتی روباتها به یک میلیون مورد از این ترکیبها نیاز دارند.
- گیت های منطقی در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. تراشه ها (IC ها) حاوی این اجزا هستند که در رایانه ها، تلفن ها، لپ تاپ ها و سایر دستگاه های الکترونیکی یافت می شوند.
- انتقال داده، محاسبات و پردازش داده ها همگی از گیت های منطقی سود می برند. گیت های منطقی به طور گسترده در منطق ترانزیستور ترانزیستور و الکترونیک CMOS استفاده می شوند.
- دزدگیرها، زنگها، سوئیچها و چراغهای خیابان همگی از ترکیبهای گیت منطقی ساده استفاده میکنند. این گیت ها به طور گسترده در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند زیرا بسته به منطق می توانند شروع یا توقف را انتخاب کنند.
مزایا
- آنها ارزان هستند. در نتیجه، آنها بسیار مقرون به صرفه می شوند.
- به برق کمتری نیاز دارد.
- منطق 0 و منطق 1 به وضوح از هم جدا شده اند.
- به عنوان پایه و اساس هر ابزار دیجیتالی عمل می کند.
- از جبر بولی برای انجام عملیات منطقی استفاده می کند.
منفی
- تحقق گیت منطقی در یک سیستم پیچیده تر یا طراحی مدار قابل تصور نیست زیرا قرار دادن و پیوند مناسب آنها دشوار است.
- ولتاژ کار پایین چیز خوبی است.
- ورودی و خروجی با تاخیر زمانی از هم جدا می شوند.
نتیجه
جریان جریان الکتریکی توسط یک گیت منطقی بررسی می شود.
شما باید ورودی آن را ارائه دهید و اگر انتقال فعال باشد، جریان می تواند از آن عبور کند.
معیارهای جریان فعلی که به عنوان سوئیچ استفاده می کنید، عموماً توسط گیت منطقی توصیف می شوند.
می توانید از گیت های منطقی برای انجام عملیات دودویی مانند جمع، ضرب و تقسیم استفاده کنید.
پاسخ دهید