در دنیای پرفراز و نشیب فناوری امروز، ابزارهای منطقی الکترونیکی و طراحی برد اساسی ترکیبی از ساختمان‌های ابتدایی به نام "گیت‌های منطقی" هستند که ریشه‌هایشان به عمق تاریخ علوم رایانه و الکترونیک بازمی‌گردد. این گیت‌ها، مجموعه‌ای از ابزارهای الکترونیکی هستند که به کمک آنها، عملیات منطقی روی داده‌های دیجیتال انجام می‌شود. عملیات هایی از جنس جمع و ضرب یا نات منظقی.
از آنجا که داده‌های دیجیتال در همه‌جا اطراف ما حضور دارند، اهمیت گیت‌های منطقی به عنوان ستون فقراتی از فناوری اطلاعات و ارتباطات بیش از پیش مشخص است. این گیت‌ها به طور فراگیر در طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی، پردازنده‌های رایانه، حافظه‌های دیجیتال، سیستم‌های کنترل، و به طور کلی در تمامی زمینه‌هایی که از فناوری دیجیتال استفاده می‌کنند، به‌کار گرفته می‌شوند.
در این مقاله، به آموزش گیت های منظقی به زبان ساده و شناخت عمیق‌تر گیت‌های منطقی می‌پردازیم. ابتدا به مفاهیم اولیه این گیت‌ها و عملکرد آنها می‌پردازیم، سپس به بررسی کاربردها و اهمیت آنها در صنعت و فناوری مدرن می‌پردازیم.
چنانکه بیان شد گیت های منطقی مانند آجر هایی برای ساختن یک سیستم دیجیتال است. با استفاده از ترکیب گیت های منطقی می توان طراحی یک سیستم دیجیتال را پیاده سازی کرد.
بیشتر بخوانید: فیبر نوری چیست ؟
نعادل فارسی واژه گیت دروازه است. شاید بتوان به این شکل بیان کرد که دروازه های منطقی ورودی هایی دارند و با توجه به ماهیت آن گیت ورودی به شکلی متفاوت در خروجی ظاهر می شود.
ساختار گیت منطقی
ساختار گیت‌های منطقی معمولاً از اجزای الکترونیکی مختلفی تشکیل شده است که به‌طور مشترک باهم کار می‌کنند تا عملیات منطقی مورد نظر را انجام دهند. این اجزا عمدتاً از ترانزیستورها، مقاومت‌ها، و زنجیره‌های مداری ساخته شده‌اند.
ترانزیستورها: ترانزیستورها اجزای اصلی بسیاری از گیت‌های منطقی هستند. در مدارهای منطقی، ترانزیستورها به عنوان سوئیچ‌های الکترونیکی عمل می‌کنند. ترانزیستورها معمولاً به دو حالت ON (روشن) و OFF (خاموش) قابل تنظیم هستند که این حالت‌ها متناسب با وضعیت ورودی‌های گیت منطقی مشخص می‌شوند. برای آشنایی با ترازیستور میتوانید مقاله ترانزیستور چیست را بخوانید.
مقاومت‌ها: مقاومت‌ها برای کنترل جریان الکتریکی در مدارهای منطقی استفاده می‌شوند. آنها معمولاً برای محدود کردن جریان الکتریکی به منظور جلوگیری از ایجاد مشکلات برقی مانند نویز و افزایش دقت عملکرد استفاده می‌شوند. برای آشنایی بیشتر با انواع مقاومت ها مقاله مقاومت چیست را مطالعه فرمایید
زنجیره‌های مداری: زنجیره‌های مداری شامل اتصالات الکتریکی بین ترانزیستورها، مقاومت‌ها و سایر اجزای مدار هستند. این زنجیره‌ها برای ایجاد مسیرهای جریان الکتریکی بین اجزای مدار و تعیین عملیات منطقی مورد نظر استفاده می‌شوند.
به طور کلی، با ترکیب و ترتیب این اجزا، مدارهای الکترونیکی ساخته می‌شود که به‌عنوان گیت‌های منطقی شناخته می‌شوند و عملیات منطقی خاصی مانند AND، OR، NOT و غیره را انجام می‌دهند. هر گیت منطقی دارای یک ساختار مشخص است که با استفاده از ترکیب مناسب اجزا و رابطه میان آنها، امکان انجام عملیات منطقی مورد نظر را فراهم کند.
انواع گیت منطقی
در این بخش به انواع گیت منطقی و نحوه عملکرد آن اشاره خواهیم کرد.
گیت منطقی NOT (نات)
این گیت ورودی منطقی 0 را به 1 و ورودی منطقی 1 را به 0 تبدیل می کند.
گیت منطقی AND
این گیت دو ورودی منطقی گرفته و خروجی آ« AND منطقی میان دو ورودی است. ئر صورت وجود تنها یک 0 در ورودی خروجی 0 خواهد بود.
گیت منطقی OR
این گیت دو ورودی منطقی را با هم جمع منطقی می کند. وجود تنها یک 1 در ورودی خروجی را 1 می کند.
گیت منطقی NAND
این گیت ترکیبی از گیت AND و گیت NOT است. به این شکل که پس از ضرب دو ورودی منطقی خروجی خروجی این ضرب به صورت NOT شده در خروجی دیده می شود.
گیت منطقی NOR
این گیت ترکیبی از گیت OR و گیت NOT است. به این شکل که پس از جمع دو ورودی منطقی خروجی خروجی این جمع به صورت NOT شده در خروجی دیده می شود.
گیت منطقی XOR
این گیت نیز عملکرد جمع دارد. اما با این تفاوت که اگر هر دو ورودی نیز 1 باشند، خروجی 0 خواهد بود.
گیت منطقی XNOR
خروجی این گیت NOT شده ی XOR است.
گیت های با بیش از دو ورودی
گاهی گیت های منطقی بیش از دو ورودی دارند. این گیت ها خود ترکیبی از گیت های با دو ورودی است.
چنانکه بیان شد می توان با ترکیبی گیت های پایه گیت های پیشرفته تر ساخت و با ترکیب بزرگ تر این گیت ها سیستم های دیجیتال ساخته می شوند. مانند cpu کامئیوترها یا دستگاه های مختلف با واحد منطقی ماینرها.
جمع بندی
دنیای امروز به شکل روزافزونی با سیستم های دیجیتالی و الکترونیکی سرکار دارد. اجر های هر سیستم الکترونیکی و دیجیتالی گیت های منطقی آن است. در این مقاله با اموزش گیت های منطقی آشنا شدیم. سمبل و طریقه عملکرد آن را مشاهده نمودیم. اگرچه آموزش گیت های مدار منطقی می تواند مفصل تر باشد که به طراحی های انواع سیستم های منطقی اشاره دارد.
