人間の技術は、デジタルシステムで頂点に達しました。
マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサは、通常、データをデジタル形式で保存、処理、および伝達するこのようなシステムで使用されます。
デジタル回路は、1進数(0とXNUMX)でデータを送受信します。
さらに、論理ゲートは、今日存在する大量のデジタル論理回路の基礎を築きました。
コンピュータは、非常に短い時間で幅広い仕事や操作を行うことができるため、日常生活に欠かせない要素となっています。
コンピュータのCPUの最も重要な責任のXNUMXつは、集積回路、ソフトウェアテクノロジ、電気回路などのハードウェアを使用して論理プロセスを実行することです。
コンピューターは、簡単な操作のためにデジタル数字ではなくXNUMX進数を使用します。 論理ゲートはすべての操作を実行します。
論理ゲートとは何ですか?
論理ゲートは、ビルディングブロックとして機能するデジタル回路のコンポーネントです。
それらは、デジタル回路で本質的な論理演算を実行します。 論理ゲートは、現在使用されているほとんどすべての技術機器で使用されています。
たとえば、論理ゲートは、モバイルデバイス、タブレット、およびメモリデバイスにあります。
回路の論理ゲートは、入力に送信されたデジタル信号の組み合わせに基づいて決定を下します。 論理ゲートの大部分には、XNUMXつの入力とXNUMXつの出力があります。
論理ゲートを構築するために、ブール代数が採用されています。 いつでも、各端末はXNUMXつのバイナリ状態(falseまたはtrue)のいずれかになります。
Falseはゼロに等しいのに対し、trueはXNUMXに等しい。 バイナリ出力は、使用する論理ゲートのタイプと入力ミックスによって異なります。
論理ゲートは、出力が一方の位置でオフになり、もう一方の位置でオンになるという点で、照明スイッチに似ています。 論理ゲートは、集積回路(IC)で頻繁に使用されます。
論理ゲートの種類は何ですか?
論理ゲートはXNUMXつのタイプに分類されます。
- そして
- OR
- NOT
- ノア
- NAND
- XOR
- XNOR
それでは、それぞれについて深く掘り下げてみましょう。
1.ANDゲート
これは、最も基本的なレベルの論理ゲートです。 使用可能な入力には、0と1のXNUMX種類があります。
その操作は「and」演算子の操作と同じです。 ゲートのすべての入力が同じ値(true)の場合、結果は1になります。それ以外の場合、いずれかの入力の値が同じ(false)の場合は0が配信されます。
表現
Y = AB
ブロック図
真理値表
A | B | 出力 |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2.ORゲート
ORゲートにはXNUMXつ以上の入力があり、論理ゲートの一種です。
ただし、一度に生成できる出力はXNUMXつだけです。 代数によれば、ORゲートは入力データの合計を生成します。
ORゲートの出力は、通常、その入力の少なくとも1つが真の場合に真になります(XNUMX)。 それ以外の場合、結果はゼロになります。
表現
Y = A + B
ブロック図
真理値表
A | B | 出力 |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3.ゲートではありません
一度に入力と出力をXNUMXつだけ持つことができます。 一方、NOTゲートは、入力ではなく出力を生成するために一般的に使用されます。
NOTゲートの入力が0の場合、結果は1になります。 入力が0の場合、結果は1になります。
その機能のために、それはインバーターとしても知られています。 合計入力数が明確なため、NOTゲートは単項ゲートと呼ばれることもあります。
表現
Y = A '
ブロック図
真理値表
入力(A) | 出力(NOT A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4.NORゲート
ORゲートとNOTゲートの両方で構成されています。 NORゲートは、機能の点でORゲートとは正反対です。
いつでも、NORゲートは1つ以上の入力を持つことができますが、出力は1つだけです。 すべての入力がゼロの場合、NORゲートは0を返します。 ただし、入力のいずれかがXNUMXの場合、出力はゼロ(XNUMX)です。
表現
Y =(A + B) '
ブロック図
真理値表
A | B | 出力 |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5.NANDゲート
これは、ANDゲートとNOTゲートの組み合わせであり、同時にXNUMXつ以上の入力を受け入れることができますが、出力はXNUMXつだけです。
NANDゲートの方法は、ANDゲートの方法とは逆です。 NANDゲートの入力のいずれかが0の場合、出力1が取得されます。 それ以外の場合、出力は常に0です。
表現
Y =(AB) '
ブロック図
真理値表
A | B | 出力 |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6.XORゲート
排他的論理和は、「Ex-OR」ゲートとも呼ばれ、XNUMXつ以上の入力を受け取り、XNUMXつの値のみを出力するデジタル論理ゲートです。
いずれかの入力が「1」の場合、XORゲートの出力は「1」です。 両方の入力が「0」の場合、結果は「1」になります。 両方の入力が「0」の場合、結果は「0」になります。
表現
Y = A'.B + A.B'
ブロック図
真理値表
A | B | 出力 |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7.XNORゲート
Exclusive-NORは、「EX-NOR」ゲートとも呼ばれ、XNUMXつ以上の入力を受け取り、XNUMXつだけを出力するデジタル論理ゲートです。
両方の入力が「1」の場合、XNORゲートの出力は「1」です。 両方の入力が「0」の場合、結果は「0」になります。 入力の0つが「0」の場合、結果は「XNUMX」になります。
表現
Y = A.B + A'B'
ブロック図
真理値表
A | B | 出力 |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
論理ゲートの使用
- 論理ゲートはさまざまな方法で結合でき、最新のデバイス、衛星、さらにはロボットでさえ、これらの組み合わせを何百万も必要とします。
- 論理ゲートは、さまざまなアプリケーションで使用されます。 チップ(IC)には、コンピューター、電話、ラップトップ、およびその他の電子機器に見られるこれらのコンポーネントが含まれています。
- データ転送、計算、およびデータ処理はすべて、論理ゲートの恩恵を受けます。 論理ゲートは、トランジスタ-トランジスタロジックおよびCMOSエレクトロニクスで広く使用されています。
- 防犯装置、ブザー、スイッチ、街灯はすべて、単純な論理ゲートの組み合わせを使用しています。 これらのゲートは、ロジックに応じて開始または停止を選択できるため、さまざまな業界で広く利用されています。
メリット
- それらは安価です。 その結果、それらは非常に費用効果が高くなります。
- それはより少ない電気を必要とします。
- ロジック0とロジック1は明確に分離されています。
- すべてのデジタルガジェットの基盤として機能します。
- ブール代数を使用して論理演算を実行します。
デメリット
- 論理ゲートの実現は、それらを適切に配置およびリンクすることが難しいため、より高度なシステムまたは回路設計では考えられません。
- 動作電圧が低いのは良いことです。
- 入力と出力は時間遅延によって分離されています。
まとめ
電流の流れは論理ゲートによって処理されます。
入力を提供する必要があります。転送が有効になっている場合は、電流が流れる可能性があります。
スイッチとして使用している電流の基準は、通常、論理ゲートによって記述されます。
論理ゲートを使用して、加算、乗算、除算などのXNUMX項演算を実行できます。
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