همین الان برای ثبت سفارش برنامه نویسی، پروژه های دانشگاهی، تجاری، طراحی سایت یا پیاده سازی ایده های خودت از طریق کلیک بر روی یکی از گزینه های زیر، از کارشناسان ما مشاوره رایگان بگیر!
مدار منطقی چیست ؟
مدار منطقی چیست ؟
اگر کمی با دنیای دیجیتال آشنایی داشته باشید، حتما نام مدار منطقی به گوش شما خورده است. آیا تا به حال کنجکاو شده‌اید که در اصل این مدار منطقی چیست و به چه هدفی ساخته شده است؟ بهتر است بدانید، طراحی و ساخت بسیاری از سخت افزارها، سیستم‌های کامپیوتری و دیجیتال با مدار منطقی آغاز می‌شود و آن را به عنوان کوچک‌ترین جز در طراحی می‌شناسند. امروزه دنیای دیجیتال به سرعت در حال گسترش و پیشرفت است، که این موضوع باعث شده سخت افزارهای دیجیتالی در چند دهه اخیر بسیار متحول شوند. کامپیوترهای دیجیتال بسیاری از پیشرفت‌های غیر قابل باور در زمینه‌های تجاری، صنعتی و علمی را با کمک همین مدارهای منطقی ممکن کرده‌اند. با ما همراه باشید تا با هم جواب سوال مدار منطقی چیست را پیدا کنیم.
شناخت و درک بهتر مدار منطقی
زمانی که صحبت از یک سیستم دیجیتال و مدار منطقی می‌شود، اولین چیزی که به ذهن همه می‌رسد یک سیستم کامپیوتر و اجزای آن است. برای درک راحت مدار منطقی و اینکه بدانیم اصلا مدار منطقی چیست ، بهتر است با یک مثال آن را توضیح دهیم. مادربورد یک کامپیوتر رادر نظر بگیرید. مادربورد دارای تعدادی تراشه مدار مجتمع است. معمولا هر تراشه تعداد زیادی زیر مدار دارد که هر یک از این زیر مدارها به عنوان یک مدار منطقی در نظر گرفته می‌شود. حالا خود مدار منطقی از بهم پیوستن چند گیت منطقی تشکیل می‌شود. فکر می‌کنم تا اینجا به جواب سوال مدار منطقی چیست رسیده‌اید. در ادامه شما را با انواع مدار و گیت منطقی آشنا می‌کنیم.
یک مدار منطقی چگونه بر روی سیستم ها کار می کند؟
یک مدار منطقی معمولا چند ورودی و خروجی دارد. گیت‌ها بر روی ورودی‌ها عملیات انجام داده و یک خروجی منطقی ایجاد می‌کنند. این منطق همان منطق بولی مشترک بین تمام مدارهای دیجیتالی است. (منطق بولی: عبارت‌های درست و نادرست در کار با کامپیوتر، به شکل 0 و 1 نمایش داده می‌شود که برای نشان دادن آن از سطح ولتاژ استفاده می‌کنند. برای مثال منطق 1 برای ولتاژ 5 و منطق 0 برای ولتاژ صفر است.)
انواع گیت های منطقی
یکی از مهم‌ترین ابزارهای در دنیای دیجیتال و مدارهای منطقی، گیت‌های منطقی هستند. به عبارتی همه پردازنده‌های موجود در سیستم عملیات‌های حسابی و منطقی خود را با کمک گیت‌ها انجام می‌دهند. گیت‌های منطقی عملکردی مانند توابع ریاضی دارند؛ تعدادی ورودی دریافت می‌کند و در نهایت خروجی تولید می‌کند. گیت‌های OR , NOT, XOR و AND معروف‌ترین گیت‌های منطقی هستند.
گیت منطقی OR
یکی از مهم ترین و پایه ای ترین گیت ها در سیستم های دیجیتال، گیت منطقی OR است که این گیت حداقل دو ورودی دریافت می‌کند و با اعمال فرایند، خروجی تولید می کند. عملیات گیت مانند اجتماع در ریاضی است. در گیت OR اگر یکی از ورودی‌ها 1 باشد، خروجی 1 خواهد بود. ورودی موثر در این گیت، 1 است.
گیت منطقی AND
این گیت یکی از گیت‌های بسیار پرکاربرد است. در گیت AND خروجی فقط زمانی 1 خواهد شد که هردوورودی برابر 1 باشد. به عبارتی عملیاتی مشابه اشتراک در ریاضی دارد. بنابراین اگر یکی از ورودی‌ها 0 باشد، بدون در نظر گرفتن ورودی دیگر، خروجی 0 خواهد شد. ورودی موثر در این گیت 0 است.
گیت منطقی NOT
این گیت پرکاربرد در اصل نقش یک معکوس کننده یا وارونگر را بازی می‌کند. گیت NOT یک وررودی و یک خروجی دارد. اگر شما ورودی آن را 1 قرار دهید، خروجی 0 خواهد شد. همچنین اگر ورودی 0 باشد، نتیجه خروجی 1 می‌شود. البته بسیاری ازافراد این گیت را منطقی به حساب نمی‌آورند؛ زیرا تصمیم خاصی نمی‌گیرد و نتیجه آن از قبل مشخص است.
گیت منطقی NAND
گیت NAND از ترکیب دو گیت AND و NOT ساخته شده است؛ یعنی این گیت، عملیات جمع منطقی OR را روی متمم‌های ورودی انجام میدهد. به این ترتیب، حتی اگر یک صفر را به عنوان ورودی در نظربگیریم، خروجی برابر 1 خواهد شد.
گیت منطقی XOR
این گیت از کنار هم قرار گرفتن سه گیت OR, NOT و AND ساخته می‌شود. در گیت منطقی XOR اگر یکی از ورودی‌ها 1 باشد، خروجی آن 1 می‌شود. اکثر مدارهای محاسباتی را با این گیت می‌سازند. در گیت XOR اگر تعداد 1هایی که به عنوان ورودی به کار می‌روند، فرد باشد، خروجی آن 1 خواهد شد.
گیت منطقی XNOR
گیت منطقی XNOR از ترکیب XOR و NOT به وجود می‌آید. این گیت تقریبا همان گیت XOR است و فقط در آخر خروجی حاصل گیت XOR را متمم می‌کند. اگر تعداد 1های ورودی زوج باشد، خروجی 1 حاصل می‌شود.
گیت منطقی NOR
این گیت از ترکیب کردن دو گیت OR و NOT ایجاد می‌شود. به عبارتی عملیات ضرب منطقی AND را روی متمم ورودی انجام میدهد. اگر در ورودی‌های شما فقط یک عدد 1 وجود داشته باشد، خروجی شما برابر با صفر خواهد شد.
برتری سیستم‌های دیجیتال بر سیستم آنالوگ
همانطور که گفته شد برای طراحی بسیاری از سیستم‌های دیجیتال، مدار منطقی را به کار می‌برند. در گذشته اکثر سیستم‌ها بر مبنای آنالوگ کار می‌کردند، اما امروزه ویژگی‌های بسیارخوب روش دیجیتالی باعث شده که مبنای آن‌ها تغییرکند.
آسان شدن طراحی: فرمول های پیچیده ریاضی لازم نیست. به عبارتی نیازی به پیشینه ریاضی قوی ندارد.
توانایی بالا در پیاده سازی سیستم و راحت‌تر شدن آن: فقط کافی است الگوریتم چیزی را بدانید، در این صورت می توانید مدارش را طراحی کنید و بسازید.
قابلیت اطمینان بالاتر در حین کار: تغییرات ولتاژ ورودی (نویز) حتی اگر زیاد باشند، باز هم بی اثر هستند.
انعطاف پذیری سیستم دیجیتال: تغییرات در سیستم دیجیتال بسیار راحت‌تر از آنالوگ است. برای مثال به راحتی می‌توانید امکانات مدار را تغییر دهید.
طراحی ماژولار: در سیستم‌های دیجیتال شما می‌توانید از ماژول های گذشته استفاده کرده و آن‌ها را کنار هم قرار دهید.
قابل برنامه ریزی بودن: استفاده از نرم افزارهای طراحی اتوماتیک در سیستم‌های دیجیتال بر خلاف سیستم‌های آنالوگ امکان پذیر است.
سطح بالای مدل: به کار بردن سیستم دیجیتال نیازی به داشتن اطلاعات دقیق از الکترونیک و پدیده های فیزیکی ندارد. همچنین سیستم دیجیتال کیفیت طراحی شما را بالا می برد.
اقتصادی بودن به کار بردن سیستم دیجیتال: در سیستم‌های دیجیتال، تعداد بسیار زیادی اجزای سخت افزاری روی یک تراشه بسیار کوچک قرار می‌گیرند و باعث اقتصادی بودن آن می‌شوند.
ما در این مقاله سعی کردیم با زبانی ساده شما را با ماهیت و کاربرد مدار منطقی در دنیای دیجیتال آشنا کرده و اهمیت بسیار زیاد آن را بازگو کنیم. امیدواریم این محتوا مورد پسند شما قرار بگیرد و بیشترین بهره را از آن ببرید.