بوابة المنطق

البوابة المنطقية هي نموذج مثالي للحساب أو جهاز إلكتروني مادي ينفذ وظيفة منطقية ، وهي عملية منطقية يتم إجراؤها على واحد أو أكثر من المدخلات الثنائية التي تنتج مخرجات ثنائية واحدة. اعتمادًا على السياق ، قد يشير المصطلح إلى بوابة منطقية مثالية ، بوابة لها على سبيل المثال وقت صعود صفري وانتشار غير محدود ، أو قد تشير إلى جهاز مادي غير مثالي ^[1] (انظر الخيار المثالي والحقيقي) أمبير للمقارنة).

يتم تنفيذ البوابات المنطقية بشكل أساسي باستخدام الثنائيات أو الترانزستورات التي تعمل كمفاتيح إلكترونية ، ولكن يمكن أيضًا إنشاؤها باستخدام الأنابيب المفرغة أو المرحلات الكهرومغناطيسية ( منطق الترحيل ) أو المنطق الانسيابي أو المنطق الهوائي أو البصريات أو الجزيئات أو حتى العناصر الميكانيكية . مع التضخيم ، يمكن تسلسل البوابات المنطقية بنفس الطريقة التي يمكن بها تكوين الوظائف المنطقية ، مما يسمح ببناء نموذج فيزيائي لجميع المنطق المنطقي ، وبالتالي ، كل الخوارزميات والرياضياتيمكن وصفها بالمنطق المنطقي.

تشمل الدوائر المنطقية أجهزة مثل معددات الإرسال ، والسجلات ، ووحدات المنطق الحسابي (ALUs) ، وذاكرة الكمبيوتر ، على طول الطريق من خلال المعالجات الدقيقة الكاملة ، والتي قد تحتوي على أكثر من 100 مليون بوابة. في الممارسة الحديثة ، تصنع معظم البوابات من MOSFETs ( ترانزستورات تأثير المجال بأكسيد المعادن وأشباه الموصلات ).

غالبًا ما يتم استخدام البوابات المنطقية المركبة AND-OR-Invert (AOI) و OR-AND-Invert (OAI) في تصميم الدوائر لأن بنائها باستخدام MOSFETs أبسط وأكثر كفاءة من مجموع البوابات الفردية. ^[2]

في المنطق العكسي ، يتم استخدام بوابات توفولي .

بوابات إلكترونية

قد يتكون النظام المنطقي الكامل وظيفيًا من مرحلات أو صمامات ( أنابيب مفرغة) أو ترانزستورات . أبسط عائلة من البوابات المنطقية تستخدم الترانزستورات ثنائية القطب ، وتسمى منطق الترانزستور المقاوم (RTL). على عكس البوابات المنطقية البسيطة للديود (التي لا تحتوي على عنصر كسب) ، يمكن تتابع بوابات RTL إلى أجل غير مسمى لإنتاج وظائف منطقية أكثر تعقيدًا. تم استخدام بوابات RTL في الدوائر المتكاملة المبكرة . للحصول على سرعة أعلى وكثافة أفضل ، تم استبدال المقاومات المستخدمة في RTL بصمامات ثنائية مما أدى إلى منطق ثنائي الترانزستور (DTL). منطق الترانزستور والترانزستور(TTL) ثم حل محل DTL. عندما أصبحت الدوائر المتكاملة أكثر تعقيدًا ، تم استبدال الترانزستورات ثنائية القطب بترانزستورات ذات تأثير مجال أصغر ( MOSFETs ) ؛ انظر PMOS و NMOS . لتقليل استهلاك الطاقة بشكل أكبر ، تستخدم معظم تطبيقات الشرائح الحديثة للأنظمة الرقمية الآن منطق CMOS . يستخدم CMOS أجهزة MOSFET تكميلية (على حد سواء n-channel و p-channel) لتحقيق سرعة عالية مع تبديد منخفض للطاقة.

بالنسبة للمنطق على نطاق صغير ، يستخدم المصممون الآن بوابات منطقية مسبقة الصنع من عائلات الأجهزة مثل سلسلة TTL 7400 من شركة Texas Instruments ، وسلسلة CMOS 4000 من RCA ، وأحفادهم الأحدث. على نحو متزايد ، يتم استبدال هذه البوابات المنطقية ذات الوظيفة الثابتة بأجهزة منطقية قابلة للبرمجة ، والتي تسمح للمصممين بتعبئة العديد من البوابات المنطقية المختلطة في دائرة متكاملة واحدة. الطبيعة القابلة للبرمجة الميدانية للأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة مثل FPGAsقلل من الخاصية "الصلبة" للأجهزة ؛ أصبح من الممكن الآن تغيير التصميم المنطقي لنظام الأجهزة عن طريق إعادة برمجة بعض مكوناته ، وبالتالي السماح بتغيير ميزات أو وظيفة تنفيذ الأجهزة لنظام المنطق. تشمل الأنواع الأخرى من البوابات المنطقية ، على سبيل المثال لا الحصر: ^[3]

تختلف البوابات المنطقية الإلكترونية اختلافًا كبيرًا عن نظيراتها في الترحيل والتبديل. إنها أسرع بكثير ، وتستهلك طاقة أقل بكثير ، وهي أصغر بكثير (كل ذلك بمعامل مليون أو أكثر في معظم الحالات). أيضا ، هناك اختلاف بنيوي أساسي. تخلق دائرة التبديل مسارًا معدنيًا مستمرًا لتدفق التيار (في أي اتجاه) بين مدخلاته ومخرجاته. من ناحية أخرى ، تعمل البوابة المنطقية لأشباه الموصلات كمضخم للجهد عالي الكسب ، والذي يغرق تيارًا ضئيلًا عند دخله وينتج جهدًا منخفض المقاومة عند خرجه. لا يمكن أن يتدفق التيار بين خرج ومدخل بوابة منطق أشباه الموصلات.

ميزة أخرى مهمة لعائلات منطق الدوائر المتكاملة الموحدة ، مثل العائلات 7400 و 4000 ، هي أنها يمكن أن تكون متتالية. هذا يعني أنه يمكن توصيل خرج بوابة واحدة بمدخلات واحدة أو عدة بوابات أخرى ، وما إلى ذلك. يمكن بناء الأنظمة بدرجات متفاوتة من التعقيد دون قلق كبير من المصمم للأعمال الداخلية للبوابات ، بشرط مراعاة قيود كل دائرة متكاملة.

يمكن لمخرج بوابة واحدة أن يقود عددًا محدودًا من المدخلات إلى بوابات أخرى ، وهو رقم يسمى " حد الإخراج ". أيضًا ، هناك دائمًا تأخير ، يسمى " تأخير الانتشار " ، من التغيير في إدخال البوابة إلى التغيير المقابل في إخراجها. عندما تكون البوابات متتالية ، فإن إجمالي تأخير الانتشار يكون تقريبًا مجموع التأخيرات الفردية ، وهو تأثير يمكن أن يصبح مشكلة في الدوائر عالية السرعة. يمكن أن يحدث تأخير إضافي عندما يتم توصيل العديد من المدخلات بمخرج ، بسبب السعة الموزعة لجميع المدخلات والأسلاك والكمية المحدودة من التيار التي يمكن أن يوفرها كل مخرج.

التاريخ والتنمية

تم تنقيح نظام الأعداد الثنائية بواسطة Gottfried Wilhelm Leibniz (نُشر عام 1705) ، متأثرًا بالنظام الثنائي القديم I Ching . ^{[4] [5]} أثبت لايبنيز أن استخدام النظام الثنائي يجمع بين مبادئ الحساب والمنطق .

في رسالة عام 1886 ، وصف تشارلز ساندرز بيرس كيف يمكن تنفيذ العمليات المنطقية بواسطة دوائر التبديل الكهربائية. ^[6] في النهاية ، حلت الأنابيب المفرغة محل المرحلات للعمليات المنطقية. يمكن استخدام تعديل Lee De Forest في عام 1907 لصمام Fleming كبوابة منطقية. قدم لودفيج فيتجنشتاين نسخة من جدول الحقيقة المكون من 16 صفًا باعتباره الاقتراح 5.101 من Tractatus Logico-Philosophicus (1921). حصل والثر بوث ، مخترع دائرة الصدفة ، على جزء من جائزة نوبل عام 1954في الفيزياء ، لأول بوابة إلكترونية حديثة في عام 1924. صمم كونراد تسوس وبنى بوابات منطقية كهروميكانيكية لجهاز الكمبيوتر الخاص به Z1 (من 1935 إلى 1938).

من عام 1934 إلى عام 1936 ، قدم مهندس NEC أكيرا ناكاشيما وكلود شانون وفيكتور شيتاكوف نظرية دائرة التبديل في سلسلة من الأوراق التي توضح أن الجبر البولي ذي القيمتين ، والذي اكتشفوه بشكل مستقل ، يمكن أن يصف عملية تبديل الدوائر. ^{[7] [8] [9] [10]} استخدام هذه الخاصية للمفاتيح الكهربائية لتنفيذ المنطق هو المفهوم الأساسي الذي تقوم عليه جميع أجهزة الكمبيوتر الرقمية الإلكترونية . أصبحت نظرية دوائر التبديل أساس تصميم الدوائر الرقمية ، حيث أصبحت معروفة على نطاق واسع في مجتمع الهندسة الكهربائية أثناء وبعدالحرب العالمية الثانية ، مع الصرامة النظرية التي تحل محل الأساليب المخصصة التي كانت سائدة في السابق. ^[10]

تم عرض أجهزة أشباه الموصلات ذات أكسيد المعادن ( MOS ) في أشكال PMOS و NMOS من قبل مهندسي Bell Labs محمد م. عطا الله و Dawon Kahng ^في عام 1960 . Chih-Tang Sah و Frank Wanlass في Fairchild Semiconductor عام 1963. ^[12]

يجري البحث النشط في بوابات المنطق الجزيئي .

الرموز

رمز عداد متزامن 4 بت لأعلى / لأسفل (74LS192) وفقًا لـ ANSI / IEEE Std. 91-1984 و IEC Publication 60617-12.

هناك مجموعتان من الرموز للبوابات المنطقية الأولية شائعة الاستخدام ، وكلاهما معرف في ANSI / IEEE Std 91-1984 وملحقه ANSI / IEEE Std 91a-1991. تُستخدم مجموعة "الشكل المميز" ، المستندة إلى المخططات التقليدية ، للرسومات البسيطة والمشتقة من المعيار العسكري للولايات المتحدة MIL-STD-806 في الخمسينيات والستينيات. ^[13] يوصف أحيانًا بشكل غير رسمي بأنه "عسكري" ، مما يعكس أصله. مجموعة "الشكل المستطيل" ، استنادًا إلى ANSI Y32.14 ومعايير صناعية أخرى مبكرة كما تم تنقيحها لاحقًا بواسطة IEEE و IEC ، لها حدود مستطيلة لجميع أنواع البوابة وتسمح بتمثيل نطاق أوسع بكثير من الأجهزة مما هو ممكن مع التقليدية حرف او رمز. ^[14] معيار IEC ،تم اعتماد IEC 60617-12 ، بمعايير أخرى ، مثل EN 60617-12: 1999 في أوروبا ، BS EN 60617-12: 1999 في المملكة المتحدة ، و DIN EN 60617-12: 1998 في ألمانيا.

كان الهدف المشترك لـ IEEE Std 91-1984 و IEC 60617-12 هو توفير طريقة موحدة لوصف وظائف المنطق المعقدة للدوائر الرقمية برموز تخطيطية. كانت هذه الوظائف أكثر تعقيدًا من بوابات AND و OR البسيطة. يمكن أن تكون دوائر متوسطة الحجم مثل عداد 4 بت لدائرة واسعة النطاق مثل المعالج الدقيق.

لا تعرض المواصفة القياسية IEC 617-12 وخليفتها IEC 60617-12 رموز "الشكل المميز" صراحةً ، لكن لا تحظرها. ^[14]هذه ، مع ذلك ، موضحة في ANSI / IEEE 91 (و 91 أ) مع هذه الملاحظة: "رمز الشكل المميز ، وفقًا لمنشور IEC 617 ، الجزء 12 ، غير مفضل ، ولكنه لا يعتبر مخالفًا لهذا المعيار . " تحتوي المواصفة القياسية IEC 60617-12 في المقابل على الملاحظة (القسم 2.1) "على الرغم من عدم تفضيلها ، فإن استخدام الرموز الأخرى المعترف بها في المعايير الوطنية الرسمية ، أي الأشكال المميزة بدلاً من الرموز [قائمة البوابات الأساسية] ، لا يجب اعتباره بما يتعارض مع هذا المعيار. لا يُنصح باستخدام هذه الرموز الأخرى معًا لتشكيل رموز معقدة (على سبيل المثال ، استخدامها كرموز مضمنة). " تم التوصل إلى هذا الحل الوسط بين مجموعات عمل IEEE و IEC ذات الصلة للسماح لمعايير IEEE و IEC بالتوافق المتبادل مع بعضها البعض.

النمط الثالث للرموز ، DIN 40700 (1976) ، كان مستخدمًا في أوروبا ولا يزال مستخدمًا على نطاق واسع في الأوساط الأكاديمية الأوروبية ، انظر جدول المنطق في ويكيبيديا الألمانية .

في الثمانينيات ، كانت المخططات هي الطريقة السائدة لتصميم كل من لوحات الدوائر والدوائر المتكاملة المخصصة المعروفة باسم مصفوفات البوابة . اليوم ، تم تصميم الدوائر المتكاملة المخصصة ومجموعة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية بشكل نموذجي باستخدام لغات وصف الأجهزة (HDL) مثل Verilog أو VHDL .

نوع	شكل مميز (IEEE Std 91 / 91a-1991)	مستطيل الشكل (IEEE Std 91 / 91a-1991) (IEC 60617-12: 1997)	الجبر البوليني بين أ و ب	جدول الحقيقة
1- بوابات الإدخال
متعادل			${\ displaystyle {A}}$	إدخال انتاج أ س 0 0 1 1
لا (العاكس)			${\ displaystyle {\ overline {A}}}$أو${\ displaystyle \ neg A}$	إدخال انتاج أ س 0 1 1 0
في الإلكترونيات ، يُطلق على بوابة NOT اسم العاكس. تسمى الدائرة الموجودة على الرمز فقاعة وتستخدم في الرسوم البيانية المنطقية للإشارة إلى نفي منطقي بين الحالة المنطقية الخارجية والحالة المنطقية الداخلية (من 1 إلى 0 أو العكس). في مخطط الدائرة ، يجب أن يكون مصحوبًا ببيان يؤكد استخدام اصطلاح المنطق الإيجابي أو اصطلاح المنطق السالب (مستوى الجهد العالي = 1 أو مستوى الجهد المنخفض = 1 ، على التوالي). يتم استخدام الإسفين في مخططات الدائرة للإشارة مباشرة إلى إدخال أو إخراج نشط منخفض (مستوى الجهد المنخفض = 1) دون الحاجة إلى اتفاقية موحدة في جميع أنحاء مخطط الدائرة. وهذا ما يسمى إشارة القطبية المباشرة. انظر IEEE Std 91 / 91A و IEC 60617-12. يمكن استخدام كل من الفقاعة والوتد على رموز ذات شكل مميز ورموز مستطيلة الشكل في مخططات الدوائر ، اعتمادًا على الاصطلاح المنطقي المستخدم. في المخططات المنطقية البحتة ، فقط الفقاعة لها معنى.
الاقتران والانفصال _
و			${\ displaystyle A \ cdot B}$أو${\ displaystyle A \ land B}$	إدخال انتاج أ ب س 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
أو			${\ displaystyle A + B}$أو${\ displaystyle A \ lor B}$	إدخال انتاج أ ب س 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
الرفض البديل والرفض المشترك
ناند			${\ displaystyle {\ overline {A \ cdot B}}}$أو${\ displaystyle A \ uparrow B}$	إدخال انتاج أ ب س 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
ولا			${\ displaystyle {\ overline {A + B}}}$أو${\ displaystyle A \ downarrow B}$	إدخال انتاج أ ب س 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
حصري أو مشروط
XOR			${\ displaystyle A \ oplus B}$أو${\ displaystyle A \ veebar B}$	إدخال انتاج أ ب س 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
يكون ناتج مدخلين حصريين- OR صحيحًا فقط عندما تكون قيمتا الإدخال مختلفتين ، وخطأ إذا كانتا متساويتين ، بغض النظر عن القيمة. إذا كان هناك أكثر من مدخلين ، فإن خرج رمز الشكل المميز يكون غير معرّف. يكون ناتج الرمز المستطيل صحيحًا إذا كان عدد المدخلات الحقيقية واحدًا بالضبط أو الرقم الذي يلي "=" في الرمز المؤهل.
XNOR			${\ displaystyle {\ overline {A \ oplus B}}}$أو${\ displaystyle {A \ odot B}}$	إدخال انتاج أ ب س 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

جداول الحقيقة

مقارنة إخراج بوابات منطقية ذات إدخال واحد.

مقارنة إخراج بوابات منطقية ثنائية المدخلات.

بوابات منطقية عالمية

رقاقة 7400 ، تحتوي على أربع وحدات NAND. يقوم الطرفان الإضافيان بتزويد الطاقة (+5 فولت) وتوصيل الأرض.

أظهر تشارلز ساندرز بيرس (خلال 1880-1881) أن بوابات NOR وحدها (أو بدلاً من بوابات NAND وحدها ) يمكن استخدامها لإعادة إنتاج وظائف جميع البوابات المنطقية الأخرى ، ولكن عمله عليها لم يُنشر حتى عام 1933. ^[15] الأول تم نشر الدليل بواسطة Henry M. Sheffer في عام 1913 ، لذلك تسمى أحيانًا عملية NAND المنطقية Sheffer stroke . يُطلق على NOR المنطقي أحيانًا اسم سهم بيرس . ^[16] وبالتالي ، تسمى هذه البوابات أحيانًا بوابات منطقية عالمية . ^[17]

نوع	بناء ناند	ولا البناء
ليس
و
ناند
أو
ولا
XOR
XNOR

رموز De Morgan المكافئة

باستخدام قوانين De Morgan ، تتطابق وظيفة AND مع دالة OR مع مدخلات ومخرجات سلبية. وبالمثل ، فإن دالة " أو " مطابقة لوظيفة " و " ذات المدخلات والمخرجات السالبة. تعادل بوابة NAND بوابة OR ذات مدخلات سالبة ، وبوابة NOR تعادل بوابة AND ذات المدخلات السالبة.

يؤدي هذا إلى مجموعة بديلة من الرموز للبوابات الأساسية التي تستخدم رمز القلب المقابل ( AND أو OR) ولكن مع نفي المدخلات والمخرجات. يمكن أن يؤدي استخدام هذه الرموز البديلة إلى جعل مخططات الدوائر المنطقية أكثر وضوحًا والمساعدة في إظهار الاتصال العرضي لمخرج عالٍ نشط بمدخل منخفض نشط أو العكس. يمكن استبدال أي اتصال به نفي منطقي في كلا الطرفين باتصال لا ينفي وتغيير مناسب للبوابة أو العكس. يمكن تسهيل تفسير أي اتصال له نفي في أحد الطرفين ولا يوجد نفي في الطرف الآخر من خلال استخدام رمز De Morgan المكافئ بدلاً من ذلك في أي من الطرفين. عند تطابق مؤشرات النفي أو القطبية على طرفي اتصال ما ، لا يوجد نفي منطقي في هذا المسار (فعليًا ، "إلغاء" الفقاعات) ، مما يسهل متابعة الحالات المنطقية من رمز إلى آخر.

يمكن أن يُظهر رمز De Morgan بشكل أكثر وضوحًا الغرض المنطقي الأساسي للبوابة وقطبية عقدها التي تعتبر في حالة "الإشارة" (نشطة ، تشغيل). ضع في اعتبارك الحالة المبسطة حيث يتم استخدام بوابة NAND ذات دخلين لقيادة محرك عندما يتم خفض أي من مدخلاته بواسطة مفتاح. تحدث الحالة "المُشار إليها" (المحرك قيد التشغيل) عندما يكون أحدهما أو المفتاح الآخر قيد التشغيل. على عكس رمز NAND العادي ، الذي يشير إلى منطق AND ، فإن إصدار De Morgan ، بوابة OR ذات إدخالين سالبين ، يوضح بشكل صحيح أن OR هو موضع اهتمام. يحتوي رمز NAND العادي على فقاعة عند الخرج ولا يوجد فقاعة عند المدخلات (على عكس الحالات التي ستشغل المحرك) ، لكن رمز De Morgan يُظهر كلاً من المدخلات والمخرجات في القطبية التي ستقود المحرك.

تستخدم نظرية De Morgan بشكل شائع لتنفيذ البوابات المنطقية كمجموعات من بوابات NAND فقط ، أو كمجموعات من بوابات NOR فقط ، لأسباب اقتصادية.

sus

تخزين البيانات

يمكن أيضًا استخدام البوابات المنطقية لتخزين البيانات. يمكن إنشاء عنصر تخزين عن طريق توصيل عدة بوابات في دائرة " مزلاج ". تسمى التصميمات الأكثر تعقيدًا التي تستخدم إشارات الساعة والتي تتغير فقط على حافة صاعدة أو متراجعة للساعة بـ " flip-flops " المشغّل بالحافة. رسميًا ، يُطلق على flip-flop دائرة bistable ، لأن لها حالتين مستقرتين يمكن الحفاظ عليهما إلى أجل غير مسمى. يُعرف الجمع بين flip-flops المتعددة بالتوازي ، لتخزين قيمة متعددة بت ، باسم السجل. عند استخدام أي من إعدادات البوابة هذه ، فإن النظام بأكمله به ذاكرة ؛ ثم يطلق عليه نظام المنطق المتسلسل حيث يمكن أن يتأثر مخرجاته بحالته (حالاته) السابقة ، أي بالتسلسلمن حالات الإدخال. في المقابل ، فإن الناتج من المنطق التوافقي هو مجرد مزيج من مدخلاته الحالية ، ولا يتأثر بحالات الإدخال والإخراج السابقة.

تُعرف هذه الدوائر المنطقية بذاكرة الكمبيوتر . تختلف في الأداء ، بناءً على عوامل السرعة والتعقيد وموثوقية التخزين ، ويتم استخدام العديد من أنواع التصميمات المختلفة بناءً على التطبيق.

بوابات منطقية من ثلاث حالات

يمكن اعتبار المخزن المؤقت ثلاثي الحالة كمفتاح. إذا كان B قيد التشغيل ، فسيتم إغلاق المفتاح. إذا كان B مغلقًا ، يكون المفتاح مفتوحًا.

البوابة المنطقية ثلاثية الحالات هي نوع من البوابة المنطقية التي يمكن أن يكون لها ثلاثة مخرجات مختلفة: عالية (H) ومنخفضة (L) ومقاومة عالية (Z). لا تلعب حالة المقاومة العالية أي دور في المنطق ، وهو ثنائي تمامًا. تُستخدم هذه الأجهزة في حافلات وحدة المعالجة المركزية للسماح لشرائح متعددة بإرسال البيانات. مجموعة من ثلاث حالات تقود خطًا بدائرة تحكم مناسبة تكافئ أساسًا معدد إرسال ، والذي يمكن توزيعه فعليًا على أجهزة منفصلة أو بطاقات توصيل.

في الإلكترونيات ، قد يعني الناتج المرتفع أن الناتج هو مصدر التيار من محطة الطاقة الموجبة (الجهد الموجب). قد يعني الناتج المنخفض أن الناتج هو غرق التيار إلى محطة الطاقة السالبة (الجهد صفر). قد تعني المعاوقة العالية أن الإخراج مفصول بشكل فعال عن الدائرة.

التصنيع

منذ التسعينيات ، تم تصنيع معظم البوابات المنطقية في تقنية CMOS (أشباه موصلات أكسيد المعدن التكميلي) التي تستخدم كلاً من ترانزستورات NMOS و PMOS. غالبًا ما يتم تعبئة ملايين البوابات المنطقية في دائرة متكاملة واحدة .

التقنيات المبكرة

تتنوع التطبيقات غير الإلكترونية ، على الرغم من استخدام القليل منها في التطبيقات العملية. تم بناء العديد من أجهزة الكمبيوتر الرقمية الكهروميكانيكية المبكرة ، مثل Harvard Mark I ، من بوابات منطقية للترحيل ، باستخدام المرحلات الكهروميكانيكية . يمكن إنشاء البوابات المنطقية باستخدام أجهزة تعمل بالهواء المضغوط ، مثل مرحل Sorteberg أو بوابات منطقية ميكانيكية ، بما في ذلك على نطاق جزيئي. ^[18] تم صنع البوابات المنطقية من الحمض النووي (انظر تقنية النانو للحمض النووي ) ^[19] واستخدمت لإنشاء جهاز كمبيوتر يسمى MAYA (انظر MAYA-II ). يمكن صنع البوابات المنطقية من ميكانيكا الكمالتأثيرات ، انظر بوابة المنطق الكمومي . تستخدم البوابات المنطقية الضوئية تأثيرات بصرية غير خطية .

من حيث المبدأ ، يمكن استخدام أي طريقة تؤدي إلى بوابة كاملة وظيفيًا (على سبيل المثال ، إما بوابة NOR أو بوابة NAND) لإنشاء أي نوع من الدوائر المنطقية الرقمية. لاحظ أن استخدام منطق ثلاثي الحالة لأنظمة الناقل ليس ضروريًا ، ويمكن استبداله بمضاعفات رقمية يمكن بناؤها باستخدام بوابات منطقية بسيطة فقط (مثل بوابات NAND أو بوابات NOR أو بوابات AND و OR).

عائلات المنطق

هناك العديد من العائلات المنطقية ذات الخصائص المختلفة (استهلاك الطاقة ، السرعة ، التكلفة ، الحجم) مثل: RDL (منطق المقاوم- الصمام الثنائي) ، RTL (منطق المقاوم-الترانزستور) ، DTL (منطق الصمام الثنائي- الترانزستور) ، TTL (الترانزستور- الترانزستور) منطق) و CMOS. هناك أيضًا متغيرات فرعية ، على سبيل المثال منطق CMOS القياسي مقابل الأنواع المتقدمة التي تستخدم تقنية CMOS الثابتة ، ولكن مع بعض التحسينات لتجنب فقدان السرعة بسبب ترانزستورات PMOS الأبطأ.

انظر أيضا

المراجع

قراءات إضافية

• أوشالوم ، د. خسارة ، د. سامارث ، ن. (5 أغسطس 2002). سبينترونكس أشباه الموصلات وحساب الكم . برلين ، ألمانيا: Springer-Verlag. رقم ISBN 978-3-540-42176-4. تم الاسترجاع 28 نوفمبر 2012 .
• بوستوك ، جيف (1988). أجهزة المنطق القابلة للبرمجة: التكنولوجيا والتطبيقات . نيويورك: ماكجرو هيل. رقم ISBN 978-0-07-006611-3. تم الاسترجاع 28 نوفمبر 2012 .
• براون ، ستيفن د. فرانسيس ، روبرت ج. روز ، جوناثان ؛ فرانيسيك ، زفونكو ج. (1992). صفائف البوابة القابلة للبرمجة الميدانية . بوسطن ، ماساتشوستس: Kluwer Academic Publishers. رقم ISBN 978-0-7923-9248-4. تم الاسترجاع 28 نوفمبر 2012 .

روابط خارجية

• الوسائط المتعلقة بالبوابات المنطقية في ويكيميديا ​​كومنز