Wat is NAND?

NAND of een NAND-poort is een term die voorkomt in digitale elektronica. Het verwijst naar een logische poort die een specifiek resultaat produceert. Resultaten worden altijd binair weergegeven, wat betekent dat er slechts twee mogelijke uitvoermogelijkheden zijn: ja en nee, waar of onwaar, of 0 en 1. NAND zelf is een afkorting van Not-And.

Een NAND-poort retourneert één als resultaat in elk invoergeval, behalve als alle invoerelementen ook 1 zijn. Dus als 0 en 0, of 0 en 1 worden ingevoerd, is de uitvoer 1. Alleen als de invoer 1 is en 1 retourneert de NAND-poort een 0.

Tip: de inputs en outputs worden soms als hoog en laag beschouwd in plaats van waar of onwaar. Laag is natuurlijk 0 en Hoog is 1. Het is functioneel niet relevant hoe ze worden genoemd - de belangrijke onderdelen zijn de waarden van 0 en 1.

NAND-poorten zijn ook niet beperkt tot twee ingangen - hoewel ze er minimaal twee moeten hebben, kunnen ze er meer verwerken. De logica erachter blijft hetzelfde - tenzij alle ingangen 1 zijn, zal de poort er altijd één teruggeven, ongeacht hoeveel ingangen er zijn. De standaard opstellingen zijn 2-, 3-, 4- en 8-ingangspoorten. Deze versies worden actief gebruikt in halfgeleiders die op de markt verkrijgbaar zijn.

Gebruik van NAND-poorten

Samen met de vergelijkbare maar verschillende NOR-poorten, zijn NAND-poorten essentieel in moderne digitale elektronica. Ze kunnen worden gebruikt om absoluut elke Booleaanse functie uit te drukken als ze correct worden gecombineerd. Een Booleaanse functie is een functie die is gebaseerd op twee waarden - wederom 0 en 1. Booleaanse functies en logische poorten zoals NAND of NOR zijn essentieel bij het werken met verschillende computeronderdelen.

Hun vermogen om andere functies uit te drukken wordt 'functionele volledigheid' genoemd – en zoals gezegd kunnen Booleaanse functies zoals AND, OR, XNOR en NOT volledig worden beschreven via NAND-poorten. Je zou een volledige computerprocessor kunnen bouwen van niets anders dan NAND-poorten. Dat is niet het geval, omdat het duur, inefficiënt en qua prestaties niet in orde zou zijn... maar technisch gezien is het mogelijk!

Deze poorten zijn essentiële onderdelen van computerhardware - ze worden bijvoorbeeld aangetroffen in de meeste halfgeleiders die worden gebruikt als basiscomponent voor pc-onderdelen. Wanneer geplaatst op een geïntegreerde schakeling of PCB, neemt een NAND-poort drie pads in beslag - twee voor de twee invoerwaarden (of meer als de poort er meer dan twee moet verwerken) en één voor de resulterende uitvoer.

Theoretische NAND

Hoewel in de meeste gevallen een verwijzing naar NAND de fysieke poorten betekent die worden gebruikt bij het bouwen van processors of SSD's, is dat niet altijd het geval - NAND is ook de naam voor de overeenkomstige Booleaanse functie. In dit geval betekent het een wiskundige functie die in 1913 is bewezen door Henry Sheffer. De theoretische versie wordt vaak NAND-logica genoemd om het te onderscheiden van de hierboven genoemde NAND-poorten.
Deze logica – en de bijbehorende functie worden als volgt uitgedrukt:

NAND-diagram en waarheidstabel

De waarheidstabel verklaart de hierboven genoemde mogelijke in- en uitvoeropties. Alle combinaties behalve alle 1-en retourneren een 1 - en alle 1-invoeren retourneren 0 als uitvoer.