הטכנולוגיה האנושית הגיעה לשיאה עם מערכות דיגיטליות.
מיקרו-בקר או מעבד מיקרו משמשים בדרך כלל במערכות כאלה, המאחסנות, מעבדות ומעבירות נתונים בצורה דיגיטלית.
מעגלים דיגיטליים מספקים ומקבלים נתונים בספרות בינאריות (1 ו-0).
יתרה מזאת, שערים לוגיים הניחו את הבסיס למסה של מעגלים לוגיים דיגיטליים הקיימים כיום.
מחשבים הפכו למרכיב חיוני בחיי היומיום מאחר שהם יכולים לבצע מגוון רחב של עבודות ופעולות בפרק זמן קצר מאוד.
אחת האחריות המשמעותיות ביותר של ה-CPU של המחשב היא לנהל תהליכים לוגיים באמצעות חומרה כגון מעגלים משולבים, טכנולוגיות תוכנה ומעגלים חשמליים.
מחשבים משתמשים בספרות בינאריות ולא בספרות דיגיטליות לפעולות פשוטות. השערים הלוגיים עושים את כל הפעולות.
מהו שער לוגי?
שער לוגי הוא מרכיב של מעגלים דיגיטליים המשמש כאבן בניין.
הם מבצעים פעולות לוגיות חיוניות במעגלים דיגיטליים. שערים לוגיים משמשים כמעט בכל ציוד טכנולוגי שאנו משתמשים בו כיום.
שערים לוגיים, למשל, ניתן למצוא במכשירים ניידים, טאבלטים והתקני זיכרון.
שערים לוגיים של מעגל מקבלים החלטות על סמך שילוב של אותות דיגיטליים הנשלחים לכניסות שלו. לרובם המכריע של שערים לוגיים יש שתי כניסות ויציאה אחת.
כדי לבנות שערים לוגיים, משתמשים באלגברה בוליאנית. בכל זמן נתון, כל טרמינל נמצא באחד משני מצבים בינאריים: לא נכון או נכון.
False שווה לאפס, ואילו אמת שווה לאחד. הפלט הבינארי ישתנה בהתאם לסוג השער הלוגי המשמש ותמהיל הקלט.
שער לוגי דומה למתג אור בכך שהפלט כבוי במצב אחד ונדלק במצב השני. שערים לוגיים משמשים לעתים קרובות במעגלים משולבים (ICs).
מהם סוגים שונים של שערים לוגיים?
שערים לוגיים מסווגים לשבעה סוגים:
- ו
- OR
- לא
- NOR
- NAND
- XOR
- XNOR
עכשיו, בואו נצלול עמוק לתוך כל אחד מהם.
1. ושער
זה שער הגיוני ברמה הכי בסיסית שלו. ישנם שני סוגים של כניסות זמינות: 0 ו-1.
פעולתו זהה לזו של מפעיל "ו". אם לכל הכניסות של השער יש אותו ערך (true), התוצאה היא 1, אחרת 0 נמסר כאשר לכל אחת מהכניסות יש אותו ערך (false).
ביטוי
Y = AB
תרשים בלוקים
שולחן האמת
A | B | תְפוּקָה |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. או שער
לשערי OR יש שתי כניסות או יותר והם סוג של שער לוגי.
עם זאת, זה יכול להפיק רק פלט אחד בכל פעם. לפי האלגברה, שער ה-OR מייצר את סכום נתוני הקלט.
הפלט של שער ה-OR הוא בדרך כלל נכון (1) כאשר לפחות אחת מהכניסות שלו נכונה; אחרת, התוצאה היא אפס.
ביטוי
Y = A+B
תרשים בלוקים
שולחן האמת
A | B | תְפוּקָה |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. לא שער
זה יכול לקבל רק קלט ופלט אחד בכל זמן נתון. מצד שני, משתמשים בדרך כלל ליצירת פלט ולא לקלט.
התוצאה היא 0 אם הקלט של שער NOT הוא 1; אם הקלט הוא 0, התוצאה היא 1.
בשל תפקידו, הוא ידוע גם בתור מהפך. שער ה-NOT ידוע לפעמים בתור השער Unary בגלל המספר הברור של כניסות הכולל.
ביטוי
Y=A'
תרשים בלוקים
שולחן האמת
קלט (A) | פלט (לא A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. שער NOR
זה מורכב משערי OR וגם לא. שער NOR הוא הקוטב המנוגד לשער ה-OR מבחינת אופן פעולתו.
בכל זמן נתון, לשער NOR יכולים להיות שתי כניסות או יותר אך רק פלט אחד. כאשר כל הכניסות הן אפס, שער NOR מחזיר 1; עם זאת, אם אחת מהכניסות היא אחת (1), הפלט הוא אפס (0).
ביטוי
Y=(A+B)'
תרשים בלוקים
שולחן האמת
A | B | תְפוּקָה |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. שער NAND
זהו שילוב של שער AND ושער NOT שיכולים לקבל שתי כניסות או יותר בו-זמנית אך מוציא רק אחת.
השיטה של שער ה-NAND היא ההפוכה לזו של שער ה-AND. כאשר אחת מהכניסות של שער ה-NAND היא 0, מתקבל פלט 1; אחרת, הפלט הוא תמיד 0.
ביטוי
Y=(AB)'
תרשים בלוקים
שולחן האמת
A | B | תְפוּקָה |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. שער XOR
ה-Exclusive-OR, המכונה לעתים קרובות שער 'Ex-OR', הוא שער לוגי דיגיטלי שלוקח יותר משתי כניסות אך מוציא רק ערך אחד.
הפלט של שער XOR הוא '1' אם אחת מהכניסות היא '1'. התוצאה היא '0' אם שתי הכניסות הן '1'. התוצאה היא '0' אם שתי הכניסות הן '0'.
ביטוי
Y=A'.B+A.B'
תרשים בלוקים
שולחן האמת
A | B | תְפוּקָה |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. שער XNOR
ה-Exclusive-NOR, המכונה לעתים קרובות שער 'EX-NOR', הוא שער לוגי דיגיטלי שלוקח יותר משתי כניסות אך מוציא רק אחת.
אם שתי הכניסות הן '1', הפלט של XNOR Gate הוא '1'. התוצאה היא '0' כאשר שתי הכניסות הן '0'. התוצאה תהיה '0' אם אחת מהכניסות היא '0'.
ביטוי
Y=A.B+A'B'
תרשים בלוקים
שולחן האמת
A | B | תְפוּקָה |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
שימושים בשער הגיוני
- ניתן לחבר שערים לוגיים במספר דרכים, והמכשירים העדכניים ביותר, לוויינים ואפילו רובוטים דורשים מיליון מהשילובים הללו.
- שערים לוגיים משמשים במגוון רחב של יישומים. שבבים (ICs) מכילים רכיבים אלה, שנמצאים במחשבים, טלפונים, מחשבים ניידים והתקנים אלקטרוניים אחרים.
- העברת נתונים, חישוב ועיבוד נתונים כולם נהנים משערים לוגיים. שערים לוגיים נמצאים בשימוש נרחב בלוגיקה טרנזיסטור טרנזיסטור ואלקטרוניקה CMOS.
- אזעקות פריצה, זמזמים, מתגים ופנסי רחוב משתמשים כולם בשילובי שערים לוגיים פשוטים. שערים אלו נמצאים בשימוש נרחב במגוון תעשיות מכיוון שהם יכולים לבחור להתחיל או להפסיק בהתאם להיגיון.
Pros
- הם לא יקרים. כתוצאה מכך, הם הופכים לחסכוניים ביותר.
- זה צריך פחות חשמל.
- ההיגיון 0 והלוגיקה 1 מופרדים בבירור.
- משמש כבסיס לכל גאדג'ט דיגיטלי.
- משתמש באלגברה בוליאנית לביצוע פעולות לוגיות.
חסרונות
- מימוש שערים לוגי אינו מתקבל על הדעת בתכנון מערכת או מעגלים מתוחכמים יותר מכיוון שקשה לשים ולקשר אותם כראוי.
- מתח הפעלה נמוך הוא דבר טוב שיש.
- הקלט והפלט מופרדים על ידי השהיית זמן.
סיכום
זרימת הזרם החשמלי מטופלת על ידי שער לוגי.
עליך לספק לו קלט, ואם ההעברה מופעלת, זרם יכול לזרום דרכו.
הקריטריונים לזרימה הנוכחית שאתה משתמש בתור מתג מתוארים בדרך כלל על ידי השער הלוגי.
אתה יכול להשתמש בשערים לוגיים כדי לבצע פעולות בינאריות כמו חיבור, כפל וחילוק.
השאירו תגובה