ما هو ناند؟

NAND أو بوابة NAND هو مصطلح موجود في الإلكترونيات الرقمية. يشير إلى بوابة منطقية تنتج نتيجة محددة. يتم وضع النتائج دائمًا في شكل ثنائي ، مما يعني أنه لا يوجد سوى ناتجين محتملين - نعم ولا ، صحيح أو خطأ ، أو 0 و 1. NAND نفسها هي اختصار لـ Not-And.

تعيد بوابة NAND واحدًا كنتيجة في كل حالة إدخال ، بخلاف ما إذا كانت جميع عناصر الإدخال هي أيضًا 1. لذلك ، إذا تم وضع 0 و 0 ، أو 0 و 1 ، يكون الناتج 1. فقط إذا كان الإدخال 1 و 1 هل بوابة NAND تعيد 0.

نصيحة: تعتبر المدخلات والمخرجات أحيانًا عالية ومنخفضة وليست صحيحة أو خاطئة. من الطبيعي أن يكون Low هو 0 ، و High هو 1. لا علاقة له وظيفيًا بما يطلق عليه - الأجزاء المهمة هي قيم 0 و 1.

لا تقتصر بوابات NAND على مدخلين أيضًا - بينما يحتاجون إلى اثنين على الأقل ، يمكنهم معالجة المزيد. يظل المنطق وراءها كما هو - ما لم تكن جميع المدخلات 1 ، ستعيد البوابة دائمًا واحدًا ، بغض النظر عن عدد المدخلات الموجودة. الإعدادات القياسية هي بوابات 2 و 3 و 4 و 8 مدخلات. تُستخدم هذه الإصدارات بنشاط في أشباه الموصلات المتوفرة في السوق.

استخدام بوابات NAND

إلى جانب بوابات NOR المتشابهة ولكن المختلفة ، تعد بوابات NAND ضرورية في الإلكترونيات الرقمية الحديثة. يمكن استخدامها للتعبير عن أي دالة منطقية تمامًا إذا تم دمجها بشكل صحيح. دالة Boolean هي دالة تستند إلى قيمتين - مرة أخرى ، 0 و 1. تعتبر الوظائف المنطقية والبوابات المنطقية مثل NAND أو NOR ضرورية في تشغيل أجزاء الكمبيوتر المختلفة.

تسمى قدرتهم على التعبير عن وظائف أخرى "الاكتمال الوظيفي" - وكما ذكرنا ، يمكن وصف الوظائف المنطقية مثل AND و OR و XNOR و NOT بالكامل من خلال بوابات NAND. يمكنك بناء معالج كمبيوتر كامل من لا شيء سوى بوابات NAND. هذا ليس هو الحال لأنه سيكون مكلفًا وغير فعال ولن يكون على قدم المساواة فيما يتعلق بالأداء ... ومع ذلك فمن الممكن من الناحية الفنية!

هذه البوابات هي أجزاء أساسية من أجهزة الكمبيوتر - فهي موجودة في معظم أشباه الموصلات المستخدمة كمكون أساسي لأجزاء الكمبيوتر ، على سبيل المثال. عند وضعها على دائرة متكاملة أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ستأخذ بوابة NAND ثلاث منصات - اثنتان لقيمتي الإدخال (أو أكثر إذا احتاجت البوابة إلى معالجة أكثر من اثنتين) وواحدة للإخراج الناتج.

النظرية NAND

على الرغم من أن الإشارة إلى NAND ، في معظم الحالات ، ستعني البوابات المادية المستخدمة في بناء المعالجات أو محركات أقراص الحالة الثابتة ، فإن هذا ليس هو الحال دائمًا - NAND هي أيضًا اسم الوظيفة المنطقية المقابلة. في هذه الحالة ، تعني دالة رياضية أثبتت في عام 1913 بواسطة هنري شيفر. غالبًا ما يطلق على النسخة النظرية اسم منطق NAND لتمييزها عن بوابات NAND المذكورة أعلاه.
يتم التعبير عن هذا المنطق - والوظيفة المقابلة على النحو التالي:

مخطط NAND وجدول الحقيقة

يوضح جدول الحقيقة خيارات الإدخال والإخراج الممكنة المذكورة أعلاه. جميع التركيبات بخلاف كل 1s ترجع 1 - وكل المدخلات 1 ترجع 0 كمخرج.

جدول حقيقة بوابة NAND

يمكن استخدام مجموعات مختلفة من منطق NAND ( أو البوابات ) لإنشاء وظائف رياضية منطقية أخرى. كما ذكرنا ، يعني هذا الاكتمال الوظيفي أن منطق NAND يكفي لبناء أي بوابة منطقية أخرى. يتم ذلك عن طريق التكرار باستخدام بوابات NAND متعددة في تكوينات محددة. واحدة من أكثر الوظائف المنطقية تعقيدًا هي XNOR. لإنشاء واحدة مع وظائف NAND فقط ، يجب هيكلة خمس وظائف معًا ومتصلة بطريقة معينة لتحقيق الناتج المطلوب. هذا ما سيبدو عليه ذلك:

مخطط XNOR وما يعادله من NAND

في حين أن الرسم التخطيطي لبوابة XNOR في حد ذاته أبسط بكثير ، فإن كلا الخيارين سيقدم نفس الإخراج - Q - من نفس المدخلات - A و B. هناك حاجة إلى طرق مختلفة لتجميع بوابات NAND لإنشاء أنواع أخرى من الوظائف البوابات في كل من أشباه الموصلات الفيزيائية وفي المسائل الرياضية النظرية.

خاتمة

NAND هي بوابة منطقية ؛ إنها تعني Not-And. بوابة NAND هي المعكوس المنطقي لبوابة AND. بوابة AND تعود صحيحًا فقط إذا كانت جميع المدخلات صحيحة. على العكس من ذلك ، تكون بوابة NAND صحيحة دائمًا ما لم تكن جميع المدخلات صحيحة. تحتوي بوابات NAND على خاصية تسمى الاكتمال الوظيفي والتي تسمح بدمجها لإنشاء جميع البوابات المنطقية الأخرى. تعد بوابات NAND من المكونات الأساسية للمعالجات بالإضافة إلى ذاكرة الفلاش.