¿Qué es NAND?

NAND o puerta NAND es un término que se encuentra en la electrónica digital. Se refiere a una puerta lógica que produce un resultado específico. Los resultados siempre se muestran en binario, lo que significa que solo hay dos salidas posibles: sí y no, verdadero o falso, o 0 y 1. NAND en sí es la abreviatura de Not-And.

Una puerta NAND devuelve uno como resultado en cada caso de entrada, excepto si todos los elementos de entrada también son 1. Entonces, si se ingresan 0 y 0, o 0 y 1, la salida es 1. Solo si la entrada es 1 y 1, la puerta NAND devuelve un 0.

Sugerencia: las entradas y salidas a veces se consideran altas y bajas en lugar de verdaderas o falsas. Naturalmente, Low es 0 y High es 1. Es funcionalmente irrelevante cómo se llamen: las partes importantes son los valores de 0 y 1.

Las puertas NAND tampoco están limitadas a dos entradas; si bien deben tener un mínimo de dos, pueden procesar más. La lógica detrás de esto sigue siendo la misma: a menos que todas las entradas sean 1, la puerta siempre devolverá uno, sin importar cuántas entradas haya. Las configuraciones estándar son puertas de 2, 3, 4 y 8 entradas. Estas versiones se utilizan activamente en los semiconductores disponibles en el mercado.

Uso de puertas NAND

Junto con las compuertas NOR de configuración similar pero diferente, las compuertas NAND son esenciales en la electrónica digital moderna. Se pueden usar para expresar absolutamente cualquier función booleana si se combinan correctamente. Una función booleana es una función que se basa en dos valores: una vez más, 0 y 1. Las funciones booleanas y las puertas lógicas como NAND o NOR son esenciales para trabajar con varias partes de la computadora.

Su capacidad para expresar otras funciones se denomina "completitud funcional" y, como se mencionó, las funciones booleanas como AND, OR, XNOR y NOT se pueden describir completamente a través de puertas NAND. Podría construir un procesador de computadora completo a partir de nada más que puertas NAND. Ese no es el caso, ya que sería costoso, ineficiente y no estaría a la altura en lo que respecta al rendimiento... ¡sin embargo, es posible desde un punto de vista técnico!

Estas puertas son partes esenciales del hardware de la computadora: se encuentran en la mayoría de los semiconductores que se utilizan como componente base para piezas de PC, por ejemplo. Cuando se coloca en un circuito integrado o PCB, una puerta NAND ocupará tres pads: dos para los dos valores de entrada (o más si la puerta necesita procesar más de dos) y uno para la salida resultante.

NAND teórica

Aunque, en la mayoría de los casos, una referencia a NAND significará las puertas físicas utilizadas en la construcción de procesadores o SSD, no siempre es así: NAND también es el nombre de la función booleana correspondiente. En este caso, se trata de una función matemática probada en 1913 por Henry Sheffer. La versión teórica a menudo se denomina lógica NAND para distinguirla de las puertas NAND mencionadas anteriormente.
Esta lógica y la función correspondiente se expresan así:

Diagrama NAND y tabla de verdad

La tabla de verdad explica las posibles opciones de entrada y salida mencionadas anteriormente. Todas las combinaciones que no sean 1 devuelven un 1, y todas las entradas de 1 devuelven 0 como salida.

La tabla de verdad de la puerta NAND

Se pueden usar diferentes combinaciones de lógica NAND ( o puertas ) para crear otras funciones matemáticas booleanas. Como se mencionó, esta integridad funcional significa que la lógica NAND es suficiente para construir cualquier otra puerta lógica. Esto se hace repitiendo el uso de múltiples puertas NAND en configuraciones específicas. Una de las posibles funciones booleanas más complicadas es XNOR. Para crear uno con solo funciones NAND, cinco deben estar estructurados juntos y conectados de una manera específica para lograr el resultado deseado. Así es como se vería:

Diagrama XNOR y equivalente NAND

Si bien el diagrama de la puerta XNOR en sí mismo es mucho más simple, ambas opciones entregarán la misma salida, Q, desde las mismas entradas, A y B. Se necesitan diferentes formas de ensamblar puertas NAND para crear otros tipos de funciones. puertas tanto en semiconductores físicos como en problemas matemáticos teóricos.

Conclusión

NAND es una puerta lógica; significa No-Y. Una puerta NAND es el inverso lógico de una puerta AND. Una puerta AND solo devuelve verdadero si todas las entradas son verdaderas. Por el contrario, una puerta NAND siempre es verdadera a menos que todas las entradas sean verdaderas. Las puertas NAND tienen una propiedad llamada integridad funcional que les permite combinarse para crear todas las demás puertas lógicas. Las puertas NAND son componentes centrales de los procesadores, así como de la memoria flash.