เทคโนโลยีของมนุษย์ถึงจุดสุดยอดด้วยระบบดิจิทัล
โดยทั่วไปจะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์ในระบบดังกล่าว ซึ่งจัดเก็บ ประมวลผล และถ่ายทอดข้อมูลในรูปแบบดิจิทัล
วงจรดิจิตอลให้และรับข้อมูลเป็นเลขฐานสอง (1s และ 0s)
นอกจากนี้ ประตูลอจิกยังวางรากฐานสำหรับมวลของวงจรลอจิกดิจิทัลที่มีอยู่ในปัจจุบัน
คอมพิวเตอร์ได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิตประจำวันเนื่องจากสามารถทำงานได้หลากหลายและดำเนินการได้ภายในระยะเวลาอันสั้น
ความรับผิดชอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของ CPU ของคอมพิวเตอร์คือดำเนินการกระบวนการเชิงตรรกะโดยใช้ฮาร์ดแวร์ เช่น วงจรรวม เทคโนโลยีซอฟต์แวร์ และวงจรไฟฟ้า
คอมพิวเตอร์ใช้เลขฐานสองแทนตัวเลขดิจิทัลสำหรับการดำเนินการอย่างง่าย ประตูลอจิกทำหน้าที่ทั้งหมด
ประตูลอจิกคืออะไร?
ประตูลอจิกเป็นส่วนประกอบของวงจรดิจิทัลที่ทำหน้าที่เป็นหน่วยการสร้าง
พวกเขาดำเนินการทางตรรกะที่จำเป็นในวงจรดิจิทัล ประตูลอจิกถูกใช้ในอุปกรณ์เทคโนโลยีเกือบทุกอย่างที่เราใช้ในปัจจุบัน
ประตูลอจิก เช่น สามารถพบได้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ แท็บเล็ต และอุปกรณ์หน่วยความจำ
ลอจิกเกตของวงจรจะตัดสินใจโดยอาศัยสัญญาณดิจิตอลผสมกันที่ส่งไปยังอินพุต ลอจิกเกตส่วนใหญ่มีอินพุต XNUMX ช่องและเอาต์พุต XNUMX ช่อง
ในการสร้างลอจิกเกท พีชคณิตบูลีนถูกนำมาใช้ แต่ละเทอร์มินัลจะอยู่ในสถานะไบนารีหนึ่งในสองสถานะ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง: เท็จหรือจริง
เท็จเท่ากับศูนย์ในขณะที่จริงเท่ากับหนึ่ง เอาต์พุตไบนารีจะแตกต่างกันไปตามประเภทของลอจิกเกตที่ใช้และอินพุตผสม
ประตูลอจิกคล้ายกับสวิตช์ไฟโดยปิดเอาต์พุตในตำแหน่งหนึ่งและเปิดในอีกตำแหน่งหนึ่ง ประตูลอจิกมักใช้ในวงจรรวม (ICs)
ประตูลอจิกประเภทต่าง ๆ มีอะไรบ้าง?
ประตูลอจิกแบ่งออกเป็นเจ็ดประเภท:
- AND
- OR
- ไม่
- NOR
- NAND
- แฮคเกอร์
- เอ็กซ์นอร์
ทีนี้ มาเจาะลึกกันทีละข้อ
1. AND ประตู
เป็นประตูลอจิกที่ระดับพื้นฐานที่สุด มีอินพุตให้เลือก 0 แบบคือ 1 และ XNUMX
การทำงานเหมือนกับตัวดำเนินการ "และ" หากอินพุตของเกตทั้งหมดมีค่าเท่ากัน (จริง) ผลลัพธ์จะเป็น 1 มิฉะนั้น 0 จะถูกส่งเมื่ออินพุตใดๆ มีค่าเท่ากัน (เท็จ)
การแสดงออก
Y = AB
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
A | B | เอาท์พุต |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. หรือประตู
หรือเกทมีอินพุตตั้งแต่สองตัวขึ้นไปและเป็นประเภทของลอจิกเกท
สามารถผลิตได้ครั้งละหนึ่งเอาต์พุตเท่านั้น ตามพีชคณิต ประตู OR จะสร้างผลรวมของข้อมูลที่ป้อน
เอาต์พุตของเกท OR ปกติแล้วจะเป็นจริง (1) เมื่ออินพุตอย่างน้อยหนึ่งอินพุตเป็นจริง มิฉะนั้น ผลลัพธ์จะเป็นศูนย์
การแสดงออก
วาย = เอ+บี
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
A | B | เอาท์พุต |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. ไม่ใช่เกท
มันสามารถมีได้เพียงหนึ่งอินพุตและเอาต์พุตในเวลาใดก็ตาม ในทางกลับกัน NOT Gate มักใช้เพื่อสร้างเอาต์พุตมากกว่าอินพุต
ผลลัพธ์จะเป็น 0 หากอินพุตของเกต NOT เป็น 1 ถ้าอินพุตเป็น 0 ผลลัพธ์จะเป็น 1
เนื่องจากหน้าที่ของมัน จึงเรียกอีกอย่างว่าอินเวอร์เตอร์ ประตู NOT บางครั้งเรียกว่า Unary Gate เนื่องจากมีจำนวนอินพุตที่ชัดเจน
การแสดงออก
ใช่=A'
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
อินพุต (A) | เอาต์พุต (ไม่ใช่ A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. ประตู NOR
ประกอบด้วยเกททั้ง OR และ NOT ประตู NOR เป็นขั้วตรงข้ามของเกท OR ในแง่ของการทำงาน
ในช่วงเวลาใดก็ตาม เกท NOR สามารถมีอินพุตได้ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป แต่มีเอาต์พุตเดียวเท่านั้น เมื่ออินพุตทั้งหมดเป็นศูนย์ ประตู NOR จะส่งกลับ 1; อย่างไรก็ตาม หากอินพุตใดเป็นหนึ่ง (1) เอาต์พุตจะเป็นศูนย์ (0)
การแสดงออก
ใช่=(A+B)'
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
A | B | เอาท์พุต |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. ประตู NAND
เป็นการรวมกันของเกท AND และเกท NOT ที่สามารถรับอินพุตสองตัวหรือมากกว่าพร้อมกันได้ แต่จะมีเพียงเอาต์พุตเดียวเท่านั้น
วิธีการของเกท NAND นั้นผกผันของเกท AND เมื่ออินพุตของเกต NAND อันใดอันหนึ่งเป็น 0 จะได้เอาต์พุต 1 มิฉะนั้น เอาต์พุตจะเป็น 0 เสมอ
การแสดงออก
ใช่=(AB)'
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
A | B | เอาท์พุต |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. ประตู XOR
Exclusive-OR หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า 'Ex-OR' gate เป็นลอจิกเกตดิจิทัลที่รับอินพุตมากกว่า XNUMX อินพุต แต่ให้เอาต์พุตเพียงค่าเดียวเท่านั้น
เอาต์พุตของ XOR Gate คือ '1' หากอินพุตใดอินพุตหนึ่งเป็น '1' ผลลัพธ์จะเป็น '0' หากอินพุตทั้งสองเป็น '1' ผลลัพธ์จะเป็น '0' หากอินพุตทั้งสองเป็น '0'
การแสดงออก
Y=A'.B+A.B'
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
A | B | เอาท์พุต |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. ประตู XNOR
Exclusive-NOR หรือที่เรียกกันว่า 'EX-NOR' เกท เป็นลอจิกเกตดิจิทัลที่รับอินพุตมากกว่า XNUMX อินพุต แต่เอาต์พุตเพียงเอาต์พุตเดียว
หากอินพุตทั้งสองเป็น '1' เอาต์พุตของ XNOR Gate คือ '1' ผลลัพธ์คือ '0' เมื่ออินพุตทั้งสองเป็น '0' ผลลัพธ์จะเป็น '0' หากอินพุตตัวใดตัวหนึ่งเป็น '0'
การแสดงออก
Y=A.B+A'B'
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
A | B | เอาท์พุต |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
การใช้ลอจิกเกต
- ประตูลอจิกสามารถเชื่อมต่อได้หลายวิธี และอุปกรณ์ล่าสุด ดาวเทียม และแม้แต่หุ่นยนต์ก็ต้องการชุดค่าผสมเหล่านี้นับล้าน
- ประตูลอจิกถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ชิป (IC) ประกอบด้วยส่วนประกอบเหล่านี้ ซึ่งพบได้ในคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ แล็ปท็อป และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ
- การถ่ายโอนข้อมูล การคำนวณ และการประมวลผลข้อมูลทั้งหมดได้รับประโยชน์จากลอจิกเกท ประตูลอจิกถูกใช้อย่างกว้างขวางในลอจิกทรานซิสเตอร์ - ทรานซิสเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ CMOS
- สัญญาณกันขโมย ออด สวิตช์ และไฟถนนทั้งหมดใช้ประตูลอจิกแบบผสมผสาน ประตูเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากสามารถเลือกที่จะเริ่มต้นหรือหยุดขึ้นอยู่กับตรรกะ
ข้อดี
- พวกเขามีราคาไม่แพง เป็นผลให้พวกเขามีความคุ้มค่าสูง
- มันต้องการไฟฟ้าน้อยกว่า
- ลอจิก 0 และลอจิก 1 แยกจากกันอย่างชัดเจน
- ทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับอุปกรณ์ดิจิทัลทุกชิ้น
- ใช้พีชคณิตแบบบูลเพื่อดำเนินการทางตรรกะ
จุดด้อย
- การรับรู้ลอจิกเกตเป็นไปไม่ได้ในระบบหรือการออกแบบวงจรที่ซับซ้อนกว่านี้ เนื่องจากเป็นการยากที่จะวางและเชื่อมโยงอย่างเหมาะสม
- แรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นสิ่งที่ดีที่จะมี
- อินพุตและเอาต์พุตแยกจากกันด้วยการหน่วงเวลา
สรุป
การไหลของกระแสไฟฟ้าถูกจัดการโดยลอจิกเกต
คุณต้องระบุข้อมูลเข้า และหากเปิดใช้งานการถ่ายโอน กระแสไฟก็จะไหลผ่านได้
เกณฑ์สำหรับโฟลว์ปัจจุบันที่คุณใช้เป็นสวิตช์จะอธิบายโดยทั่วไปโดยลอจิกเกต
คุณสามารถใช้ลอจิกเกตเพื่อดำเนินการไบนารีให้สำเร็จ เช่น การบวก การคูณ และการหาร
เขียนความเห็น