진리표가있는 기본 논리 게이트에 대해 알아보기

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오늘날 컴퓨터는 매우 짧은 시간에 많은 작업과 작업을 수행하기 때문에 생활의 필수 부분이되었습니다. 컴퓨터에서 CPU의 가장 중요한 기능 중 하나는 다음과 같은 하드웨어를 활용하여 논리적 작업을 수행하는 것입니다. 집적 회로 소프트웨어 기술 및 전자 회로 ,. 그러나이 하드웨어와 소프트웨어가 이러한 작업을 수행하는 방법은 수수께끼입니다. 이러한 복잡한 문제를 더 잘 이해하려면 George Boole이 개발 한 Boolean Logic이라는 용어를 숙지해야합니다. 간단한 조작을 위해 컴퓨터는 디지털 숫자가 아닌 이진 숫자를 사용합니다. 모든 작업은 기본 로직 게이트에 의해 수행됩니다. 이 문서에서는 기본 논리 게이트 디지털 전자와 그들의 작업에서.

기본 로직 게이트는 무엇입니까?

논리 게이트는 입력 2 개와 출력 1 개가있는 디지털 회로의 기본 구성 요소입니다. i / p와 o / p의 관계는 특정 논리를 기반으로합니다. 이 게이트는 트랜지스터, 다이오드와 같은 전자 스위치를 사용하여 구현됩니다. 그러나 실제로 기본 로직 게이트는 CMOS 기술, FETS 및 MOSFET (금속 산화물 반도체 FET) s . 논리 게이트는 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러에 사용 , 임베디드 시스템 애플리케이션 및 전자 및 전기 프로젝트 회로 . 기본 로직 게이트는 AND, OR, XOR, NAND, NOR, XNOR 및 NOT의 7 개로 분류됩니다. 논리 게이트 기호와 진리표가있는 이러한 논리 게이트는 아래에 설명되어 있습니다.




기본 로직 게이트 작동

기본 로직 게이트 작동

7 개의 기본 로직 게이트는 무엇입니까?

기본 로직 게이트는 AND 게이트, OR 게이트, XOR 게이트, NAND 게이트, NOR 게이트, XNOR 게이트, NOT 게이트의 7 가지 유형으로 분류됩니다. 진리표는 논리 게이트 기능을 표시하는 데 사용됩니다. 모든 논리 게이트에는 하나의 입력 만있는 NOT 게이트를 제외하고 두 개의 입력이 있습니다.



진리표를 그릴 때 이진 값 0과 1이 사용됩니다. 가능한 모든 조합은 입력 수에 따라 다릅니다. 논리 게이트와 진리표에 대해 모르고 이에 대한 지침이 필요한 경우 기호 및 진리표와 함께 논리 게이트의 개요를 제공하는 다음 인포 그래픽을 살펴 보시기 바랍니다.

기본 로직 게이트를 사용하는 이유는 무엇입니까?

기본 논리 게이트는 기본 논리 기능을 수행하는 데 사용됩니다. 이것이 디지털 IC (집적 회로)의 기본 구성 요소입니다. 대부분의 논리 게이트는 2 개의 이진 입력을 사용하고 1 또는 0과 같은 단일 출력을 생성합니다. 일부 전자 회로에서는 논리 게이트가 거의 사용되지 않는 반면 일부 다른 회로에서는 마이크로 프로세서가 수백만 개의 논리 게이트를 포함합니다.

로직 게이트의 구현은 다이오드, 트랜지스터, 릴레이, 분자 및 광학 장치를 통해 수행 할 수 있습니다. 이러한 이유로 기본 논리 게이트는 전자 회로처럼 사용됩니다.


이진 및 소수

논리 게이트의 진리표에 대해 이야기하기 전에 이진수와 십진수의 배경을 아는 것이 중요합니다. 우리 모두는 0에서 9까지의 일상적인 계산에서 사용하는 십진수를 알고 있습니다. 이런 종류의 숫자 체계에는 10 진수가 포함됩니다. 같은 방식으로 0과 1과 같은 이진수를 사용하여 이진수의 밑 수가 2 인 10 진수를 나타낼 수 있습니다.

여기서 이진수를 사용하는 것의 중요성은 스위칭 위치를 나타내거나 디지털 구성 요소의 전압 위치를 나타내는 것입니다. 여기서 1은 높은 신호 또는 높은 전압을 나타내고 '0'은 낮은 전압 또는 낮은 신호를 나타냅니다. 따라서 부울 대수가 시작되었습니다. 그 후, 각 논리 게이트에 대해 개별적으로 설명합니다. 여기에는 게이트 논리, 진리표 및 일반적인 기호가 포함됩니다.

논리 게이트의 유형

진리표가있는 다양한 유형의 논리 게이트 및 기호는 아래에서 설명합니다.

기본 논리 게이트

기본 논리 게이트

AND 게이트

AND 게이트는 디지털 로직 게이트 'n'i / ps 1 개의 o / p로 입력 조합을 기반으로 논리적 결합을 수행합니다. 이 게이트의 출력은 모든 입력이 참일 때만 참입니다. AND 게이트의 i / ps 중 하나 이상의 입력이 거짓이면 AND 게이트의 출력 만 거짓입니다. 두 개의 입력이있는 AND 게이트의 기호 및 진리표는 다음과 같습니다.

AND 게이트와 그 진리표

AND 게이트와 그 진리표

OR 게이트

OR 게이트는 'n'i / ps와 하나의 o / p가있는 디지털 논리 게이트로, 입력 조합을 기반으로 논리적 결합을 수행합니다. OR 게이트의 출력은 하나 이상의 입력이 참일 때만 참입니다. 게이트의 모든 i / ps가 거짓이면 OR 게이트의 출력 만 거짓입니다. 두 개의 입력이있는 OR 게이트의 기호 및 진리표는 다음과 같습니다.

OR 게이트와 진리표

OR 게이트와 진리표

NOT 게이트

NOT 게이트는 입력의 인버터 작동을 작동하는 하나의 입력과 하나의 출력이있는 디지털 논리 게이트입니다. NOT 게이트의 출력은 입력의 반대입니다. NOT 게이트의 입력이 참이면 출력은 거짓이되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 입력이 하나 인 NOT 게이트의 기호 및 진리표는 다음과 같습니다. 이 게이트를 사용하여 NOR 및 NAND 게이트를 구현할 수 있습니다.

NOT 게이트와 그 진실 테이블

NOT 게이트와 그 진실 테이블

NAND 게이트

NAND 게이트는 'n'i / ps와 1 개의 o / p가있는 디지털 논리 게이트로 AND 게이트의 동작에 이어 NOT 게이트의 동작을 수행합니다. NAND 게이트는 AND와 NOT 게이트를 결합하여 설계되었습니다. NAND 게이트의 입력이 높으면 게이트의 출력은 낮아지며 두 개의 입력이있는 NAND 게이트의 기호와 진리표는 아래와 같습니다.

NAND Gate와 그 진실 표

NAND Gate와 그 진실 표

NOR 게이트

NOR 게이트는 N 개의 입력과 하나의 출력을 가진 디지털 논리 게이트로, OR 게이트와 NOT 게이트의 동작을 수행합니다. NOR 게이트는 OR 게이트와 NOT 게이트를 결합하여 설계되었습니다. NOR 게이트의 i / ps 중 하나가 참이면 NOR 게이트의 출력은 거짓이됩니다. 진리표가있는 NOR 게이트의 기호와 진리표는 다음과 같습니다.

NOR 게이트와 그 진실 테이블

NOR 게이트와 그 진실 테이블

독점 OR 게이트

Exclusive-OR 게이트는 2 개의 입력과 1 개의 출력이있는 디지털 논리 게이트입니다. 이 게이트의 약식은 Ex-OR입니다. OR 게이트의 동작에 따라 수행됩니다. . 이 게이트의 입력 중 하나가 높으면 EX-OR 게이트의 출력이 높아집니다. EX-OR의 기호와 진리표는 아래와 같습니다.

EX-OR 게이트와 그 진실 표

EX-OR 게이트와 진리표

독점 NOR 게이트

Exclusive-NOR 게이트는 2 개의 입력과 1 개의 출력이있는 디지털 논리 게이트입니다. 이 게이트의 약식은 Ex-NOR입니다. NOR 게이트의 동작에 따라 수행됩니다. 이 게이트의 두 입력이 모두 높으면 EX-NOR 게이트의 출력이 높아집니다. 그러나 입력 중 하나가 높으면 (둘다는 아님) 출력이 낮습니다. EX-NOR의 기호와 진리표는 아래와 같습니다.

EX-NOR 게이트와 그 진실 표

EX-NOR 게이트와 그 진실 표

논리 게이트의 적용은 주로 진리표, 즉 작동 모드를 기반으로 결정됩니다. 기본 로직 게이트는 누름 버튼 잠금 장치와 같은 많은 회로에서 사용되며 조명으로 활성화됩니다. 도난 경보 , 안전 온도 조절기, 자동 급수 시스템 등

논리 게이트 회로를 표현하는 진리표

게이트 회로는 진리표라고하는 일반적인 방법을 사용하여 표현할 수 있습니다. 이 표에는 하이 또는 로우와 같은 등가 출력 로직 레벨을 통해 로직 게이트의 모든 입력 단자에 대한 하이 (1) 또는 로우 (0)의 모든 입력 로직 상태 조합이 포함됩니다. NOT 논리 게이트 회로는 위에 나와 있으며 진리표는 실제로 매우 쉽습니다.

논리 게이트의 진리표는 매우 복잡하지만 NOT 게이트보다 큽니다. 각 게이트의 진리표에는 입력에 대한 독점적 조합 가능성이있는 것처럼 많은 행이 포함되어야합니다. 예를 들어, NOT 게이트의 경우 0 또는 1의 두 가지 입력 가능성이있는 반면, 2 입력 논리 게이트의 경우 00, 01, 10 및 11과 같은 네 가지 가능성이 있습니다. 동등한 진리표.

3 입력 로직 게이트의 경우 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111과 같은 8 개의 입력이 가능합니다. 따라서 8 행을 포함하는 진리표가 필요합니다. 수학적으로 진리표의 필요한 행 수는 2의 거듭 제곱으로 증가한 것과 같습니다. i / p 터미널의.

분석

디지털 회로의 전압 신호는 접지를 기준으로 계산 된 0과 1과 같은 이진 값으로 표시됩니다. 전압 부족은 주로 '0'을 의미하고 전체 DC 공급 전압의 존재는 '1'을 의미합니다.

로직 게이트는 주로 입력 및 출력 로직 레벨 전압 용으로 설계된 특수 유형의 증폭기 회로입니다. 논리 게이트 회로는 필수 저항 및 트랜지스터 대신 고유 한 기호를 통해 회로도로 가장 자주 기호화됩니다.

연산 증폭기 (작동 증폭기)와 마찬가지로 로직 게이트에 대한 전원 공급 장치의 연결은 단순성을 위해 회로도에서 자주 잘못 배치됩니다. 여기에는 특정 출력 로직 레벨을 통해 가능한 입력 로직 레벨 조합이 포함됩니다.

로직 게이트를 배우는 가장 쉬운 방법은 무엇입니까?

기본 로직 게이트의 기능을 배우는 가장 쉬운 방법은 아래에 설명되어 있습니다.

  • AND 게이트의 경우 – 두 입력이 모두 높으면 출력도 높습니다.
  • OR 게이트의 경우 – 최소 하나의 입력이 높으면 출력이 높음
  • XOR 게이트의 경우 – 최소 하나의 입력이 높으면 출력 만 높음
  • NAND Gate – 최소 하나의 입력이 낮 으면 출력이 높습니다.
  • NOR Gate – 두 입력이 모두 낮 으면 출력이 높습니다.

모건의 정리

DeMorgan의 첫 번째 정리는 NAND와 같은 논리 게이트가 버블이있는 OR 게이트와 같다고 말합니다. NAND 게이트의 논리 기능은 다음과 같습니다.

A’B = A’+ B’

DeMorgan의 두 번째 정리는 NOR 논리 게이트가 버블이있는 AND 게이트와 같다고 말합니다. NOR 게이트의 논리 기능은 다음과 같습니다.

(A + B)’= A’. 비'

NAND Gate의 전환

NAND 게이트는 AND 게이트와 NOT 게이트를 사용하여 형성 할 수 있습니다. 부울 표현식 및 진리표는 아래와 같습니다.

NAND 로직 게이트 형성

NAND 로직 게이트 형성

Y = (A⋅B)’

Y ′ = A ⋅B

와이

0

0 0 1

0

1 0 1
1 0 0

1

1 1 1

0

NOR 게이트 변환

NOR 게이트는 OR 게이트 및 NOT 게이트를 사용하여 형성 할 수 있습니다. 부울 표현식 및 진리표는 아래와 같습니다.

NOR 논리 게이트 형성

NOR 논리 게이트 형성

Y = (A + B) '

Y ′ = A + B 와이

0

0 0 1
0 1 1

0

1 0 1

0

1 1 1

0

Ex-OR 게이트 변환

Ex-OR 게이트는 NOT, AND & OR 게이트를 사용하여 형성 할 수 있습니다. 부울 표현식 및 진리표는 아래와 같습니다. 이 논리 게이트는 입력이 높으면 높은 출력을 제공하는 게이트로 정의 할 수 있습니다. 이 게이트의 두 입력이 모두 높으면 출력이 낮습니다.

Ex-OR 논리 게이트 형성

Ex-OR 논리 게이트 형성

Y = A⊕B 또는 A’B + AB’

와이

0

00

0

1

1

10

1

11

0

Ex-NOR 게이트 변환

Ex-NOR 게이트는 EX-OR 게이트 및 NOT 게이트를 사용하여 형성 할 수 있습니다. 부울 표현식 및 진리표는 아래와 같습니다. 이 논리 게이트에서 출력이 '1'이면 두 입력 모두 '0'또는 '1'이됩니다.

Ex-NOR 게이트 형성

Ex-NOR 게이트 형성

Y = (A’B + AB’)’

와이

0

01

0

10
10

0

11

1

범용 게이트를 사용하는 기본 논리 게이트

NAND 게이트 및 NOR 게이트와 같은 범용 게이트는 다른 유형의 논리 게이트를 사용하지 않고도 모든 부울 표현식을 통해 구현할 수 있습니다. 또한 모든 기본 논리 게이트를 설계하는 데 사용할 수도 있습니다. 또한 간단하고 비용 효율적이므로 집적 회로에서 광범위하게 사용됩니다. 범용 게이트를 사용하는 기본 논리 게이트 설계는 아래에서 설명합니다.

기본 로직 게이트는 범용 게이트를 사용하여 설계 할 수 있습니다. 오류, 약간의 테스트를 사용합니다. 그렇지 않으면 NAND 게이트 및 NOR 게이트에 대한 논리 게이트 방정식을 통해이를 얻기 위해 부울 논리를 사용할 수 있습니다. 여기서 부울 논리는 필요한 출력을 해결하는 데 사용됩니다. 약간의 시간이 걸리지 만 기본 논리 게이트뿐만 아니라 부울 논리의 중단을 얻으려면이를 수행해야합니다.

NAND 게이트를 사용하는 기본 논리 게이트

NAND 게이트를 사용한 기본 논리 게이트 설계는 아래에서 설명합니다.

NAND를 사용한 NOT Gate 설계

NOT 게이트의 설계는 두 입력을 하나로 연결하기 만하면 매우 간단합니다.

NAND를 사용한 AND 게이트 설계

NAND 게이트를 사용하는 AND 게이트의 설계는 NAND 게이트의 출력에서 ​​수행되어이를 반전하고 AND 로직을 얻을 수 있습니다.

또는 NAND를 사용한 게이트 설계

NAND 게이트를 사용하는 OR 게이트의 설계는 OR 로직을 얻기 위해 NAND의 입력에서 NAND 게이트를 사용하여 두 개의 NOT 게이트를 연결하여 수행 할 수 있습니다.

NAND를 사용한 NOR 게이트 설계

NAND 게이트를 사용하는 NOR 게이트의 설계는 NAND 게이트를 통해 다른 NOT 게이트를 NAND를 통해 OR 게이트의 o / p에 연결하기 만하면됩니다.

NAND를 사용한 EXOR Gate 설계

이것은 약간 까다 롭습니다. 두 개의 입력을 세 개의 게이트와 공유합니다. 첫 번째 NAND의 출력은 다른 두 개의 NAND에 대한 두 번째 입력입니다. 마지막으로 다른 NAND는이 두 NAND 게이트의 출력을 받아 최종 출력을 제공합니다.

NOR 게이트를 사용하는 기본 로직 게이트

NOR 게이트를 사용한 기본 논리 게이트 설계는 아래에서 설명합니다.

NOR을 사용하는 NOT 게이트

NOR 게이트가있는 NOT 게이트의 설계는 두 입력을 하나로 연결하여 간단합니다.

NOR을 사용하는 OR 게이트

NOR 게이트가있는 OR 게이트의 설계는 NOR 게이트의 o / p에 연결하여 반전하고 OR 로직을 얻음으로써 간단합니다.

NOR을 사용하는 AND 게이트

NOR 게이트를 사용하는 AND 게이트의 설계는 AND 로직을 얻기 위해 NOR 입력에서 두 개의 NOT을 NOR 게이트에 연결하여 수행 할 수 있습니다.

NOR을 사용하는 NAND Gate

NOR 게이트를 사용하는 NAND 게이트의 설계는 NOR 게이트를 통해 다른 NOT 게이트를 NOR로 AND 게이트의 출력에 연결하기 만하면됩니다.

NOR을 사용하는 EX-NOR Gate

이 유형의 연결은 두 개의 입력을 세 개의 논리 게이트와 공유 할 수 있기 때문에 약간 어렵습니다. 첫 번째 NOR 게이트 출력은 나머지 두 게이트에 대한 다음 입력입니다. 마지막으로 다른 NOR 게이트는 두 개의 NOR 게이트 출력을 사용하여 마지막 출력을 제공합니다.

응용

그만큼 기본 논리 게이트의 응용 너무 많지만 대부분의 경우 진리표에 의존합니다. 기본 로직 게이트는 누름 버튼이있는 잠금 장치, 자동 급수 시스템, 조명을 통해 활성화되는 도난 경보기, 안전 온도 조절기 및 기타 유형의 전자 장치와 같은 회로에서 자주 사용됩니다.

기본 논리 게이트의 주요 장점은 다른 조합 회로에서 사용할 수 있다는 것입니다. 또한 단일 전자 장치에서 사용할 수있는 논리 게이트의 수에는 제한이 없습니다. 그러나 장치 내에서 지정된 물리적 간격으로 인해 제한 될 수 있습니다. 디지털 IC (집적 회로)에서 로직 게이트 영역 유닛 모음을 발견 할 것입니다.

기본 논리 게이트의 혼합을 사용하여 고급 작업이 종종 수행됩니다. 이론적으로는 단일 장치에서 클래딩 할 수있는 게이트 수에는 제한이 없습니다. 그러나 응용 프로그램에는 지정된 물리적 영역에 포장 할 수있는 게이트 수에 제한이 있습니다. 로직 게이트 영역 유닛의 어레이는 디지털 집적 회로 (IC)에서 발견됩니다. 같이 IC 기술 발전하면 모든 개별 게이트에 대해 원하는 물리적 볼륨이 감소하고 동일하거나 더 작은 크기의 디지털 장치가 점점 더 빠른 속도로 더 복잡한 작업을 수행 할 수있게됩니다.

논리 게이트의 인포 그래픽

다양한 유형의 디지털 로직 게이트

이것은 무엇인가에 대한 개요에 관한 것입니다. 기본 논리 게이트 , AND 게이트, OR 게이트, NAND 게이트, NOR 게이트, EX-OR 게이트 및 EX-NOR 게이트와 같은 유형. 여기에서 AND, NOT 및 OR 게이트는 기본 논리 게이트입니다. 이 게이트를 사용하여 결합하여 논리 게이트를 만들 수 있습니다. NAND 및 NOR 게이트를 범용 게이트라고합니다. 이러한 게이트에는 적절한 방식으로 설계된 경우 논리 부울 표현식을 생성 할 수있는 특정 속성이 있습니다. 또한,이 기사와 관련된 모든 질문에 대해 전자 프로젝트, 아래 댓글 섹션에 댓글을 달아 피드백을 보내주세요.