دروازه منطقی

(تغییرمسیر از مدارهای منطقی)

در الکترونیک دیجیتال، دروازهٔ منطقی یا گِیت منطقی (به انگلیسی: Logic gate)، روی یک یا دو ورودیِ منطقی، عملیات منطقی انجام می‌دهد و یک خروجی منطقی تولید می‌کند. اساس عملکرد آن بر منطق بولی استوار است، که بر تمام مدارهای دیجیتال حاکم است. گیت‌های منطقی عمدتاً از ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستورها تشکیل می‌شوند، ولی ممکن است از قطعات الکترومغناطیسی مانند رله‌ها، قطعات اپتیکال یا حتی مکانیکی ساخته شوند. عملیات گیت‌های منطقی از مبنای دودویی با اعداد باینری پیروی می‌کنند.

سطوح منطقیویرایش

یک ورودی یا خروجی منطقی بولی فقط یکی از دو حالت منطقی را قبول می‌کند. این دو حالت در هر مبحث نام خاص خود را دارند از جمله: خاموش/روشن، بالا/پایین، یک/صفر، درست/غلط، مثبت/منفی، مثبت/زمین، مدار باز/مدار بسته، و YES/NO.

گیت‌های منطقیویرایش

یک گیت منطقی روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می‌دهد و یک خروجی منطقی تولید می‌کند. به دلیل اینکه خروجی هر گیت یکی از سطوح منطقی است پس می‌توان آن خروجی را به ورودی گیت(های) دیگر متصل نمود. نمی‌توان دو خروجی را با هم به یک ورودی متصل نمود زیرا در این صورت سطوح ولتاژی به وجود خواهد آمد که خارج از محدوده منطقی خواهد بود.

در الکترونیک دیجیتال، هر سطح ولتاژ نماینده یک حالت منطقی معین است. هر گیتی برای تولید ولتاژ مناسب به منبع تغذیه نیاز دارد. در بلوک دیاگرام مدارهای منطقی، منبع تغذیه نمایش داده نمی‌شود، ولی در شماتیک کامل اتصالات منبع ضروری است.

گیت‌های منطقی:ویرایش

نوع شکل متمایز شکل مستطیلی جبر بولی برای A و B جدول حقیقی
AND      
ورودی خروجی
B A A AND B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
OR      
ورودی خروجی
B A A OR B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
NOT      
ورودی خروجی
A NOT A
1 0
0 1
NAND      
ورودی خروجی
B A A NAND B
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
NOR      
ورودی خروجی
B A A NOR B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
XOR      
ورودی خروجی
B A A XOR B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
XNOR       or  
ورودی خروجی
B A A XNOR B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

تاریخچه و توسعهویرایش

دستگاه اعداد دودویی توسط گوتفرید لایبنیتس که تحت تاثیر سیستم دودویی کهن ئی چینگ بود, تصحیح شد. لایبنیتس مقرر کرد که استفاده از سیستم دودویی اصول حساب و منطق را ترکیب می کند.

در نامه ای در سال 1886 چارلز سندرز پیرس تشریح کرد که عملیات های منطقی می توانند توسط مدار های راه گزین الکتریکی انجام شوند. سرانجام لامپ خلأ جایگزین رله ها برای انجام عملیات های منطقی شدند. تغییر لامپ خلا توسط لی دفارست در سال 1907, امکان استفاده آن به صورت یک دروازه منطقی فراهم کرد.لودویگ ویتگنشتاین گونه ای از جدول 16 ردیفه را به عنوان قضیه 5.101 کتاب رساله منطقی-فلسفی معرفی کرد. والتر بوث در سال 1954 بخشی از نوبل فیزیک را برای اولین دروازه و مدرن الکتریکی گرفت.کنراد تسوزه دروازه های منطقی الکترومکانیکی برای کامپیوتر خود Z1 طراحی و ساخت.

از سال 1934-1936 اکیرا ناکاشیما مهندس ان‌ای‌سی در یک سری از مقالات نظریه مدار راه گزین را معرفی کرد که نشان می داد جبر بولی می تواند عملیات مدار های راه گزین را شرح دهد. به کار های او بعدا توسط کلود شانون که استفاده جبر بولی در بررسی و طراحی مدار های راه گزین به دقت شرح داد, اشاره شد. استفاده از این ویژگی کلید های الکتریکی در پیاده سازی منطق مفهوم اساسی است که زیربنای تمام کامپیوتر های الکتریکی دیجیتال است. نظریه مدار های راه گزین همین طور که در حین و بعد از جنگ جهانی دوم در جامعه مهندسین برق شناخته می شد, به پایه و اساس طراحی مدار های دیجیتالی تبدیل شد.

در سال 1959 منطق نیمه رسانای اکسید فلز که نشات گرفته از ماسفت است که توسط محمد محمد عطاالله و داوون کانگ در آزمایشگاه‌های بل اختراع شد. آنها در ابتدا منطق های پی-ماس و ان-ماس شرح دادند, که هر دو نوع منطق بعدا توسط چی-تانگ ساه و فرانک وانلاس در منطق سیماس ترکیب و وفق داده شدند.

* ویکی‌پدیای انگلیسی

پیوند به بیرونویرایش