موضوعنا اليوم يدور حول البوابات المنطقية، وبالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون ما هي هذه البوابات المنطقية، فهي مجرد مكونات إلكترونية رقمية تنفذ وظيفة منطقية محددة.
ما هي البوابات المنطقية بكل تفاصيلها وما تتكون منها، وأفضل التعريفات لها مع مجموعة من المعلومات، وهذا ما سنتعلمه، لذا تابع مقالنا المميز المعتاد،.
بوابات المنطق، بوابات منطقية
- إنها دائرة كهربائية ذات مدخلين ومخرج واحد.
- أيضًا، إذا نجحت في مجموعة من الاختبارات المحددة، فيمكنك الدخول إليها بسهولة.
- وبهذا يشبه الحارس الذي يسمح بالدخول إلى المكان، ويأذن بالدخول.
- تعتمد هذه البوابة أيضًا على استقبال تيارين كهربائيين متعاكسين مع بعضهما البعض أثناء مقارنتهما ببعضهما البعض.
- ثم إصدار تيار جديد.
- كما تبدو ذات مغزى وواضح، حسب المقارنة التي أجريت بين التيارين السابقة.
- يعتمد منطق هذه البوابات أيضًا على ما إذا كان يُسمح للبيانات بالمرور أم لا، وبالتالي ما إذا كان يُسمح لهذه البيانات بالمرور.
- من الممكن الحصول على بعض النتائج منهم.
- أيضًا، إذا كان غير مسموح به، فإنه يحتوي على مستويين من المخرجات، لذلك يمكننا أن نقول منه أن إخراج حركة البيانات مسموح به.
- هذا يختلف عن ناتج عدم السماح للبيانات بالمرور.
اقرأ أيضًا: المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء وأهميتها
أنواع البوابات المنطقية
بوابات منطقية بسيطة
- بوابة الضرب AND تعتمد وظيفة تلك البوابة على مضاعفة المدخلات.
- هذه البوابة لها مدخلين ومخرج واحد.
- لذلك إذا كانت قيمة المخرجات واحدة، فإن كلا المدخلين لهما قيمة واحدة.
- يُطلق على الضرب المنطقي اسم الضرب المنطقي، ويشكل معظم الوظائف المنطقية.
- الجبر البولي، الذي يوضح كيفية عمل البوابات المنطقية، هو شكل من أشكال المنطق الرمزي.
- هذا اختصار، لإظهار ما يحدث في دائرة منطقية معينة وبالتالي هذا البيان المنطقي.
- هذا مدخل مهم وأساسي لبوابات OR و NOT.
- بوابة الإضافة، OR، هي البوابة ذات مخرج واحد ومدخلين، والتي تعمل على جمع جميع قيم الإدخال.
- إذن، أخيرًا قيمة المخرجات تساوي واحدًا.
- خاصة إذا كانت قيمة أحد المدخلات تساوي عددًا صحيحًا فقط، وهو ما يسمى الإضافة المنطقية.
- يتم تمثيلها بواسطة عدة مفاتيح متصلة بالتوازي في دائرة كهربائية.
- بوابة NOT، وهي واحدة من أبسط أنواع البوابات المنطقية وأهمها، وتحتوي على مدخل واحد ومخرج واحد فقط.
- تُعرف باسم المحولات أو المحولات.
- يتم ذلك عن طريق تغيير القيمة عن طريق تحويل الصفر إلى واحد، وكذلك تحويل واحد إلى صفر.
- هذا يسمى الاكتمال.
أكثر البوابات المنطقية تعقيدًا
- بوابة XNOR هي بوابة ذات مخرج واحد ومدخلان فقط.
- يتم تمثيل هذه القيمة أيضًا من خلال عملية النفي، والتي تنتج عن تطبيق بوابة XOR على الإدخال.
- أيضًا، قيمة الإخراج لهذه العملية تساوي واحدًا عندما تكون قيم الإدخال متساوية.
- بوابة NOR هي بوابة لها مخرج واحد فقط مع مدخلين، لأن القيمة من تلك العملية هي لعملة النفي.
- وأيضًا القيمة التي تنشأ من مجموعة القيم التي تدخلها، وهي بوابة في حد ذاتها ويتم التعبير عنها من خلال استخدام علامة التكافؤ.
- بجوار بوابة NAND توجد البوابة ذات مخرج واحد ومدخلان فقط.
- هذه هي العملية التي تنتج عن عملية النفي والتي تنتج أيضًا من بوابة AND.
- أساس هذه العملية هو مزيج من عمليتين منطقيتين AND و NOT.
- وتجدر الإشارة إلى أن هذه البوابة هي اختصار للكلمات NOT، وبالتالي فهي تعبر عن عكس كلمة AND.
- بوابة XOR تحتوي هذه البوابة على مدخلين ومخرج واحد فقط، وإذا كانت قيمة أحد المدخلين واحدة.
- وليس كلاهما معًا، فإن قيمة الناتج النهائي منه تساوي واحدًا، لذا فهي البوابة التي سميت على اسم أي منهما، ولكن ليس كلاهما.
تعبير منطقي لتمثيل المنطقة الدائرية
يمكن الحصول على التعبير المنطقي لأي منطقة دائرية عن طريق بدء الإدخالات في أقصى يسار الدائرة.
حتى تصل إلى الإخراج النهائي للدائرة، حيث يتم كتابة خرج كل بوابة.
لذلك، يمكن الحصول على التعبير المنطقي لتلك الدائرة على النحو التالي:
- التعبير المنطقي لبوابة AND، مع مدخلين A و B، هو AB.
- أيضًا التعبير المنطقي لبوابة AND، مع مدخلين A و C، هو AC.
- التعبير المنطقي للبوابة OR، مع مدخلين AB، AC هو AB + AC.
- إذن، الناتج النهائي لتلك الدائرة هو Y = AB + AC.
دوائر المنطق التوافقي
- جاءت إحدى أهم النظريات، نظرية ديمورجان، وهي جزء مهم وأساسي من الجبر البولي.
- الذي يحول التعبيرات الجبرية، لأنه يتحول من موضع AND الأساسي إلى موضع OR آخر.
- مع إزالة العلامات الوصفية من العديد من المتغيرات.
- بوابة NAND هي بوابة عامة تستخدم على نطاق واسع في عملية العاكس.
- تتعلق بكل من العملية AND وعملية OR وعملية NOR.
- وكذلك بوابة NOR المرتبطة ببوابة NAND والتي تشبهها بشكل واضح ويمكن استخدامها.
- لبناء بوابات عاكس مثل AND و OR، فإنه يتضمن أيضًا تغيير بوابة NAND.
نظرية ديمورغان
- نظرية ديمورغان الأولى: أ + ب = أ * ب
- أيضًا، نظرية ديمورجان الثانية: أ * ب = أ + ب
- نستنتج من هذا أن بوابة NOR تعادل السالب والبوابة، وبوابة NAND مكافئة.
- هذا يعادل بوابة OR سالبة.
قد تكون مهتمًا أيضًا بما يلي: كيفية استخدام الكهرباء بأمان
خرائط كارنوف
- هذه خريطة بصرية تشرح وتوضح التعبيرات الجبرية بطريقة سهلة وبسيطة.
- لذلك من السهل جدًا فهمها.
- عند استخدامها بشكل صحيح وفعال، يمكن أخذ التعبير المنطقي في أبسط أشكاله.
- تجدر الإشارة إلى أن استخدام قواعد الجبر البولي يلعب دورًا كبيرًا في الإلمام بجميع قواعده.
- مما يساهم في تبسيط التعبير الجبري البسيط والسهل، ومدى استخدام تلك النظرية.
- لذلك، يلعب استخدام هذه المهارة دورًا رئيسيًا في تحليل تلك القواعد وتبسيطها.
- تلعب خريطة Karnoff أيضًا دورًا كبيرًا في تناسق جدول الحقيقة.
- والسبب في ذلك هو أنه يعطينا القيم الممكنة لجميع المخرجات والمدخلات لكل قيمة.
- حيث يتم تنظيم هذه الخرائط، في شكل أعمدة وصفوف كما هي عبارة عن مصفوفة من الخلايا.
- أيضًا، يمثل كل زخرفة القيمة الثنائية لتعديلات المدخلات، وبالتالي يتم ترتيبها.
- بطريقة تجعل هذه الخلايا أبسط وأسهل.
- مثال على هذه الخرائط هو حدوث متغيرين فقط، A و B، مكملان لهما، A و B، وبالتالي شكل الخرائط.
- وهي أربع تشكيلات على النحو التالي (00 – 01 – 10 – 11).
أنظر أيضا: مقال عن القوة الدافعة الكهربائية
أخيرًا نقدم لكم مجموعة من البوابات المنطقية والتي تعد من أهم الأسس المتخصصة لبناء أي دائرة منطقية.
أي نظام رقمي أو منطقي به مجموعة من المواصفات لكل بوابة هو أيضًا أحد البوابات الأساسية والأكثر تعقيدًا، ونتمنى أن تستفيدوا منه.