Cổng logic – Wikipedia tiếng Việt

Trong điện tử học, cổng logic (tiếng Anh: logic gate) là mạch điện thực hiện một hàm Boole lý tưởng hóa. Có nghĩa là, nó thực hiện một phép toán logic trên một hoặc nhiều logic đầu vào, và tạo ra một kết quả logic ra duy nhất, với thời gian thực hiện lý tưởng hóa là không có trễ.

Các cổng đơn thuần nhất có số ngõ vào tối thiểu của phép toán ( 1 hoặc 2 ) đôi lúc được hiểu là cổng logic cơ bản. Đó là 8 cổng : cổng Đệm, cổng NOT ( hòn đảo ), cổng OR, cổng AND, cổng NOR, cổng NAND, cổng XOR, cổng XNOR. Các cổng phức tạp thì nhiều ngõ hơn. Gắn với cổng là bảng chân lý theo đại số Boole. [ 1 ] [ 2 ]

Nguyên lý hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]

Cổng logic được lập bằng sử dụng diode hoặc transistor làm công tắc điện tử. Trước đây nó có thể được xây dựng từ các đèn điện tử chân không, rơ le điện từ, quang học, thậm chí là cơ cấu cơ học, tuy nhiên những dạng này đã lỗi thời hoặc không thích hợp với thực tế. Công nghệ lượng tử thì đang hướng đến sử dụng các phân tử.

Tuy nhiên hiện nay trong công nghiệp điện tử chúng được chế thành mạch tích hợp (IC), hoặc là thành phần trong IC khác lớn hơn, cho đến là thành phần của mạch tích hợp cỡ lớn LSI.[3] Các phần tử thực thi cũng đã đổi khác, bằng transistor theo sơ đồ bù (complementary), với hai loại IC chính:[1]

Trong thực tiễn triển khai, những mạch đều không lý tưởng, và đặc trưng bởi :

• Độ trễ thực thi: chênh thời gian nhận được kết quả với thời gian tín hiệu đến
• Tần số làm việc cao nhất
• Mức điện áp ngưỡng của logic ngõ vào: Tuỳ thuộc cách lập mạch ngõ vào của nhà sản xuất. Các TTL thường có mức 0.7 V, trong khi CMOS là nửa mức điện áp nguồn. Nó dẫn đến việc phải tính đến tương thích mức logic khi ghép các mạch logic thuộc họ khác nhau với nhau.
• Khả năng chịu tải đầu ra.

Có hai bộ ký hiệu cho những cổng logic cơ bản. Cả hai định nghĩa trong ANSI / IEEE Std 91-1984, và trong phụ bản của ANSI / IEEE Std 91 a – 1991. Các ” hình dạng đặc trưng ” thiết lập, dựa trên sơ đồ truyền thống cuội nguồn, được sử dụng cho những bản vẽ đơn thuần, và có nguồn gốc từ MIL-STD-806 của năm 1950 và 1960. Nó đôi khi không chính thức được diễn đạt như thể ” quân đội “, phản ánh nguồn gốc của nó .Bộ ký hiệu ” hình chữ nhật ” dựa trên ANSI Y32. 14 và tiêu chuẩn khởi đầu khác, sau này tinh chế bởi IEEE và IEC, có viền hình chữ nhật cho toàn bộ những loại cổng và được cho phép trình diễn một khoanh vùng phạm vi rộng hơn là chỉ có những cụ thể truyền thống cuội nguồn. [ 4 ]Tiêu chuẩn IEC 60617 – 12 được nhiều bộ tiêu chuẩn khác gật đầu, ví dụ điển hình như EN 60617 – 12 : 1999 ở châu Âu và BS EN 60617 – 12 : 1999 tại Vương quốc Anh .

Loại	Ký hiệu			Biểu diễn Boole	Bảng chân lý
	US ANSI 91-1984 IEEE Std 91/91a-1991	IEEE Std 91/91a-1991 IEC 60617-12: 1997	DIN 40700/1976
NOT				Q. = Y = { ¬ A A ¯ ∼ A { \ displaystyle Q = Y = \ left \ { { \ begin { matrix } \ neg A \ \ { \ overline { A } } \ \ \ sim A \ end { matrix } } \ right. }	INPUT OUTPUT A NOT A 0 1 1 0
Buffer				Q. = Y = A { \ displaystyle Q = Y = A }	INPUT OUTPUT A A 0 0 1 1
AND				Q. = Y = { A ∧ B A ⋅ B A và B A B { \ displaystyle Q = Y = \ left \ { { \ begin { matrix } A \ wedge B \ \ A \ cdot B \ \ A \ và B \ \ AB \ end { matrix } } \ right. }	INPUT OUTPUT A B A AND B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
OR				Q. = Y = { A ∨ B A + B { \ displaystyle Q = Y = \ left \ { { \ begin { matrix } A \ vee B \ \ A + B \ end { matrix } } \ right. }	INPUT OUTPUT A B A OR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
NAND				Q = Y = { A ⊼ B A ⋅ B ¯ A | B A B ¯ {\displaystyle Q=Y=\left\{{\begin{matrix}A\barwedge B\\{\overline {A\cdot B}}\\A|B\\{\overline {AB}}\end{matrix}}\right.} Xem thêm: Sửa Tivi Sony Quận Hoàng Mai	INPUT OUTPUT A B A NAND B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
NOR				Q. = Y = { A ∨ B ¯ A + B ¯ A − B { \ displaystyle Q = Y = \ left \ { { \ begin { matrix } { \ overline { A \ vee B } } \ \ { \ overline { A + B } } \ \ A-B \ end { matrix } } \ right. }	INPUT OUTPUT A B A NOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
XOR				Q. = Y = { A ⊻ B A ⊕ B { \ displaystyle Q = Y = \ left \ { { \ begin { matrix } A \ veebar B \ \ A \ oplus B \ end { matrix } } \ right. }	INPUT OUTPUT A B A XOR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
XNOR				Q. = Y = { A ⊻ B ¯ A ⊙ B A ⊕ B ¯ { \ displaystyle Q = Y = \ left \ { { \ begin { matrix } { \ overline { A \ veebar B } } \ \ A \ odot B \ \ { \ overline { A \ oplus B } } \ end { matrix } } \ right. }	INPUT OUTPUT A B A XNOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Cổng logic tổng quát[sửa|sửa mã nguồn]

Charles Sanders Peirce (mùa đông 1880–81) đã chứng minh rằng chỉ cần cổng NOR (hoặc cổng NAND) có thể được sử dụng để tạo ra các mạch chức năng tương đương các cổng logic khác, nhưng công trình của ông đã không được công bố cho đến năm 1933.[5] Bằng chứng đầu tiên được xuất bản bởi Henry M. Sheffer năm 1913, nên toán tử logic NAND thỉnh thoảng được gọi là Sheffer stroke; toán tử NOR thỉnh thoảng được gọi là Peirce’s arrow.[6] Do đó, các cổng này được gọi là Cổng logic tổng quát.[7]

Cổng logic ba trạng thái[sửa|sửa mã nguồn]

Một cổng logic ba trạng thái ( Tri-state logic ) là cổng logic hoàn toàn có thể tạo ra ba loại tín hiệu đầu ra : cao ( H ), thấp ( L ) và trở kháng cao ( Z ). Trạng thái trở kháng cao không có vai trò gì trong logic, thứ mà quy luật ngặt nghèo là ở trạng thái nhị phân. Các mạch này được sử dụng ở bus của CPU để cho phép nhiều con chip gửi thông tin lên đó. Một nhóm ba trạng thái điều khiển và tinh chỉnh một đường dây với một mạch tinh chỉnh và điều khiển thích hợp cơ bản là tương tự với một multiplexer, thứ mà được chia đều cho những thiết bị riêng không liên quan gì đến nhau hoặc những Plug-in card .Trong điện tử học, tín hiệu cao ( H ) có nghĩa là tín hiệu đầu ra đang nhận nguồn năng lượng từ đầu nguồn năng lượng dương ( điện thế dương ). Tín hiệu thấp ( L ) có nghĩa là đầu ra đang giảm dòng điện sang đầu nguồn năng lượng âm ( điện thế 0 ). Trở kháng cao có nghĩa là tín hiệu đầu ra đã được ngắt khỏi mạch điện .
Từ năm 1990 s, hầu hết những cổng logic được làm bằng công nghệ tiên tiến CMOS ( trong đó transistor NMOS và PMOS được sử dụng ). Hàng triệu cổng logic được gói gọn vào một vi mạch .Có nhiều logic families với những đặc thù khác nhau ( độ tiêu thụ điện, vận tốc, ngân sách, kích cỡ ) như : RDL ( kháng trở-diode logic ), RTL ( kháng trở-transistor logic ), DTL ( diode-transistor logic ), TTL ( transistor-transistor logic ) và CMOS ( chất bán dẫn bổ trợ metal oxide ). Ngoài ra còn có những biến thể, như CMOS logic thường thì và loại nâng cao vẫn sử dụng công nghệ tiên tiến CMOS, nhưng có thêm những phần tối ưu hóa để tránh ảnh hưởng tác động vận tốc do những transistor PMOS chậm hơn .

Các triển khai phi điện tử rất đa dạng, nhưng rất ít được áp dụng vào thực tế. Nhiều máy tính cơ điện tử đầu tiên, như Harvard Mark I, được xây dựng trên các cổng relay logic, sử dụng các relay cơ điện tử. Cổng logic có thể được tạo ra bằng các thiết bị pneumatic, như Sorteberg relay hay cổng logic cơ học, bao gồm cả trên quy mô phân tử.[8] Cổng logic được xây dựng dựa trên DNA (xem DNA nanotechnology)[9] và được sử dụng để xây dựng một máy tính tên là MAYA (xem MAYA II). Cổng logic có thể được làm bằng hiệu ứng quantum mechanical (cho dù quantum computing thường phân hóa với thiết kế boolean). Cổng Photonic logic sử dụng hiệu ứng non-linear optical.

Trên triết lý, những chiêu thức tạo ra một cổng functionally complete ( ví dụ, cả hai cổng NOR hoặc NAND ) hoàn toàn có thể được sử dụng để tạo ra mọi cổng logic khác. Lưu ý rằng việc sử dụng cổng logic ba trạng thái cho mạng lưới hệ thống bus là không thiết yếu, và hoàn toàn có thể được sửa chữa thay thế bằng multiplexer, thứ mà hoàn toàn có thể được tạo ra bằng những cổng logic đơn thuần ( như cổng NAND, NOR, AND hoặc OR ) .

Lịch sử và tăng trưởng[sửa|sửa mã nguồn]

Hệ thống số nhị phân đã được triển khai xong bởi Gottfried Wilhelm Leibniz ( xuất bản trong năm 1705 ) và ông cũng công bố rằng những nguyên tắc của số học và logic hoàn toàn có thể được phối hợp bằng cách sử dụng mạng lưới hệ thống nhị phân. Trong một bức thư viết năm 1886, Charles Sanders Peirce đã diễn đạt cách mà những phương pháp logic hoàn toàn có thể được thực thi bởi những mạch chuyển mạch điện. Sau đó ống chân không được sử dụng để sửa chữa thay thế rơ le trong những hoạt động mạch logic. Sự biến hóa Lee De Forest vào năm 1907 của Fleming valve hoàn toàn có thể được sử dụng như thể một cổng logic AND và unclear translator. Ludwig Wittgenstein đã trình làng một phiên bản của bảng tài liệu logic 16 – hàng như một đề xuất kiến nghị 5.101 của Tractatus Logico-Philosophicus ( 1921 ). Walther Bothe, người ý tưởng ra mạch trùng hợp ngẫu nhiên, có một phần của phần thưởng Nobel năm 1954 về vật lý về cổng logic AND tân tiến tiên phong trong năm 1924. Konrad Zuse đã phong cách thiết kế và thiết kế xây dựng những cổng logic cơ điện cho máy tính Z1 của mình ( từ năm 1935 đến năm 1938 ). Claude E. Shannon ra mắt việc sử dụng đại số Boole trong nghiên cứu và phân tích và phong cách thiết kế những mạch quy đổi vào năm 1937. Hoạt động điều tra và nghiên cứu đang diễn ra tại những cổng logic phân tử văn minh .

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử