Совет 1: Что такое логическая схема "и-не"

Логические элементы «и» и «не» выполняют операции соответственно логического умножения и логического отрицания, то есть конъюнкции и инверсии. Указанные операции реализуются в цифровых устройствах при помощи контактно-релейных и электронных схем.



Имея в распоряжении элементы «и», «или», «не» и комбинируя их, можно сделать цифровое устройство произвольной сложности. Электронная часть любого ЭВМ состоит из этих базовых логических элементов и их различных комбинаций. Данные элементы работают с бинарными числами 1 и 0, что реализуется в схеме в виде подачи напряжения (1) и его отсутствия (0) на входах (контактах) элементов.

Логический элемент «и» реализует конъюнкцию, то есть выполняет операцию логического умножения. Сам он называется конъюнктором. Единица на выходе устройства будет только тогда, когда все входные потоки положительны. Если же хотя бы на одном из входов стоит ноль, можно сразу сказать, что на выходе получится ноль, не рассматривая остальные контакты. Поэтому в результирующем столбце таблицы истинности для конъюнктора с двумя входами три нуля и одна единица. Причем единица - результат логического умножения при наличии на всех входах единицы (наличие напряжения на контактах).


Элемент инвертор обращает входное значение на противоположное и подает его на выход: ноль превратится в единицу, единица станет нулем. Изолированный инвертор сам по себе способен обработать только одну входную величину. Его таблица истинности проста, и ее значимая часть представлена квадратной матрицей размерности два.

В логической схеме «и-не» выполняется сначала умножение, затем отрицание. Для правильной работы устройства необходимо как минимум два входных потока, но возможно и больше. Конъюнктор обозначается прямоугольником со знаком "&" внутри, инвертор – прямоугольником с белым кружком в точке выхода. Комбинированное устройство «и-не» включает обе эти детали. Обычно выходы элементов изображают на правой боковой стороне, а входы - на левой. Таблица истинности данной логической схемы для двух входов инверсна конъюнктору, т.е. имеет три результирующих единицы и один ноль.

Чтобы не тратить время на прохождение пошагового алгоритма, можно сразу заключить правило о работе схемы «и-не». Если хотя бы один из входов нулевой, на выходе будет единица. И только при всех положительных контактах (наличие напряжения) на выходе устройства получится ноль.


Совет 2: Что такое логическая схема "или"

Современную электронику уже трудно представить без микросхем. Для того чтобы даже самый обычный калькулятор мог проводить вычисления, в нем используются микросхемы с логическими элементами. Именно они дают возможность проводить логические операции инверсии, дизъюнкции и конъюнкции.



В основу компьютерной системы вычислений положена двоичная логика. Это значит, что для проведения всех возможных математических расчетов используются только два числа – 1 и 0. Человеку такая система вычислений покажется очень неудобной, но для машины она является наиболее оптимальной, так как позволяет преобразовать самые сложные вычисления к операциям с нулем и единицей. Что, в свою очередь, позволяет добиться высокого быстродействия системы.

В соответствии с двоичной системой счисления, используют всего две логические переменные – 1 и 0. Базовыми логическими элементами являются схемы «И», «ИЛИ», «НЕ», каждая из которых выполняет одну функцию.

Базовый логический элемент «И» реализует конъюнкцию (логическое умножение) и работает следующим образом. Логический элемент микросхемы имеет три вывода: два на входе и один на выходе. Логическая единица (то есть напряжение) появляется на выходе только в том случае, если напряжение будет подано сразу на оба входа – на первый и на второй. То есть если на обоих входах 1, то и на выходе 1. Если на входах 0, на выходе 0. Если на одном (любом) входе 0, на другом 1, на выходе будет 0. Таким образом, логическая единица появляется на выходе только в одном случае из четырех.

Логический элемент «ИЛИ» реализует дизъюнкцию (логическое сложение) и отличается от предыдущего только логикой. Логическая единица появляется на выходе в том случае, если логическая 1 будет подана на один из двух входов. То есть на один или на другой. Во всех других вариантах на выходе будет логический ноль, то есть отсутствие выходного напряжения на соответствующем выводе микросхемы.

Очень важным является логический элемент «НЕ», реализующий инверсию (отрицание). В нем всего два вывода – один на входе и один на выходе. Логика работы очень проста: если на входе 0, на выходе 1. Если на вход подается 1, на выходе появляется 0.

Три описанных выше основных логических элемента могут образовывать более сложные комбинации – например, «ИЛИ-НЕ», когда сигнал на выходе инвертируется, «И-НЕ» - здесь тоже присутствует инвертирование сигнала. Наличие разнообразных логических элементов позволило разработчикам компьютеров «научить» их выполнять необходимые математические вычисления.


Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500