Ερευνητική εργασία Νο2

Μελέτη σχεδίαση και υλοποίηση Λογικού κυκλώματος

   Αρχική

Αρχική
πύλη NOT
πύλη AND
πύλη OR
πύλη XOR
πύλη NAND
πύλη NOR
πύλη ENOR
Ημιαθροιστής
Πλήρης αθροιστής


Συμμετέχοντες μαθητές

Εισαγωγή στις λογικές πύλες

Αυτή η ιστοσελίδα περιλαμβάνει μια σύντομη περιγραφή για τις λογικές πύλες και μετά επεκτείνεται στα πρώτα απλά ψηφιακά κυκλώματα. 

Ο πίνακας πλοήγησης αριστερά παρέχει συνδέσμους σε σελίδες που μπορείς να δεις το σύμβολο κάθε πύλης, τον πίνακα αληθείας, και για κάθε διαφορετικό συνδυασμό τιμών εισόδου μια αναπαράσταση με κίνηση της συμπεριφοράς του λογικού κυκλώματος.

Ψηφιακή λογική

Να έχουμε κατά νου πως οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές λειτουργούν με ηλεκτρικό ρεύμα και με τη σύμβαση ότι υψηλή τάση αντιστοιχεί στο "1" και χαμηλή τάση αντιστοιχεί στο "0".  Με τη χρήση αυτών των «υψηλών» και «χαμηλών» αναπαριστούν τα δεδομένα.  Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα πρέπει να σχεδιαστούν έτσι ώστε να μετατρέπουν αυτούς τους θετικούς και αρνητικούς παλμούς σε λογική με συγκεκριμένο νόημα.

Άλγεβρα Boole

Οι αρχές της λογικής αναπτύχθηκαν από τον George Boole (1815-1884) και τον Augustus De Morgan (1806-1871). Εκατό χρόνια αργότερα ο Claude Shannon (ως μεταπτυχιακός φοιτητής στο MIT) έδειξε ότι η άλγεβρα Boole ήταν σχετική με την ανάλυση διακοπτικών (switching) κυκλωμάτων. Η άλγεβρα Boole αποτελεί τη μαθηματική βάση για την ηλεκτρονική επεξεργασία της δυαδικής πληροφορίας.

Βασικές λογικές πράξεις – λογικές πύλες

Μία λογική πράξη μεταξύ μεταβλητών είναι μία συνάρτηση που ορίζεται από έναν πίνακα αληθείας (truth table). Το ηλεκτρικό κύκλωμα που εκτελεί μία λογική πράξη ονομάζεται λογική ή ψηφιακή πύλη και παριστάνεται από ένα σύμβολο. Τα δυαδικά ψηφία 1 και 0, που ουσιαστικά παριστάνουν τις δύο καταστάσεις αληθής (true), ψευδής (false), στη φυσική τους υπόσταση είναι δυο διακριτά επίπεδα ηλεκτρικής τάσης (συνήθως στην ιδανική περίπτωση 5V και 0V).

Οι λογικές πύλες είναι δομημένα κομάτια από τέτοια ψηφιακά κυκλώματα.

Τα σύνθετα κυκλώματα είναι συνδυασμοί από λογικές πύλες με κυκλώματα που σχεδιάστηκαν με συγκεκριμένες εργασίες κατά νου.  Για παράδειγμα, κατάλληλος συνδιασμός λογικών πυλών μπορεί να δώσει το κύκλωμα του «Ημιαθροιστή» ή του «Πλήρους αθροιστή» τα οποία προσθέτουν δυαδικούς αριθμούς, ή άλλα κυκλώματα τύπου «flip flop» μέσω των οποίων μπορεί να αποθηκεύει δυαδικούς αριθμούς, ή τέλος κυκλώματα «πολύπλεξης» με σκοπό να διαχειρίζεται πολλαπλές εισόδους δεδομένων, κτλ.

 
George Boole (1815-1884)
George Boole
(1815-1884)

Augustus De Morgan (1806-1871)
Augustus De Morgan
(1806-1871)

Claude Shannon
Claude Shannon
(1916-2001)
© Γενικό Λύκειο Λεχαινών
Σχολικό έτος 2011