Ce este NAND?

NAND sau o poartă NAND este un termen găsit în electronica digitală. Se referă la o poartă logică care produce un rezultat specific. Rezultatele sunt întotdeauna afișate în binar, ceea ce înseamnă că există doar două ieșiri posibile – da și nu, adevărat sau fals, sau 0 și 1. NAND în sine este prescurtarea de la Not-And.

O poartă NAND returnează unul ca rezultat în fiecare caz de intrare, cu excepția cazului în care toate elementele de intrare sunt de asemenea 1. Deci, dacă sunt introduse 0 și 0 sau 0 și 1, ieșirea este 1. Numai dacă intrarea este 1 și 1 poarta NAND returnează 0.

Sfat: intrările și ieșirile sunt uneori considerate ridicate și scăzute, mai degrabă decât adevărate sau false. Desigur, Low este 0 și High este 1. Este irelevant din punct de vedere funcțional cum se numesc - părțile importante sunt valorile 0 și 1.

Nici porțile NAND nu sunt limitate la două intrări – deși trebuie să aibă minimum două, pot procesa mai multe. Logica din spatele acesteia rămâne aceeași – cu excepția cazului în care toate intrările sunt 1, poarta va returna întotdeauna una, indiferent de câte intrări există. Configurațiile standard sunt porți cu 2, 3, 4 și 8 intrări. Aceste versiuni sunt utilizate în mod activ în semiconductori disponibili pe piață.

Utilizarea porților NAND

Alături de porțile NOR cu configurație similară, dar diferită, porțile NAND sunt esențiale în electronica digitală modernă. Ele pot fi folosite pentru a exprima absolut orice funcție booleană dacă sunt combinate corect. O funcție booleană este o funcție care se bazează pe două valori – încă o dată, 0 și 1. Funcțiile booleene și porțile logice precum NAND sau NOR sunt esențiale în funcționarea diferitelor părți ale computerului.

Capacitatea lor de a exprima alte funcții se numește „completitudine funcțională” – și după cum am menționat, funcțiile booleene precum AND, OR, XNOR și NOT pot fi descrise în întregime prin porți NAND. Ai putea construi un întreg procesor de computer din nimic altceva decât porți NAND. Nu este cazul, deoarece ar fi costisitor, ineficient și nu la înălțime în ceea ce privește performanța... cu toate acestea, este posibil din punct de vedere tehnic!

Aceste porți sunt părți esențiale ale hardware-ului computerului - se găsesc în majoritatea semiconductoarelor utilizate ca componentă de bază pentru piesele PC-ului, de exemplu. Când este plasată pe un circuit integrat sau PCB, o poartă NAND va ocupa trei pad-uri - două pentru cele două valori de intrare (sau mai multe dacă poarta trebuie să proceseze mai mult de două) și unul pentru ieșirea rezultată.

NAND teoretic

Deși, în cele mai multe cazuri, o referire la NAND va însemna porțile fizice utilizate în construirea procesoarelor sau a SSD-urilor, acesta nu este întotdeauna cazul – NAND este și numele funcției booleene corespunzătoare. În acest caz, înseamnă o funcție matematică dovedită în 1913 de Henry Sheffer. Versiunea teoretică este adesea numită logică NAND pentru a o distinge de porțile NAND menționate mai sus.
Această logică – și funcția corespunzătoare sunt exprimate astfel:

Diagrama NAND și tabelul de adevăr

Tabelul de adevăr explică posibilele opțiuni de intrare și de ieșire menționate mai sus. Toate combinațiile, altele decât toate cele 1, returnează un 1 – și toate intrările 1 returnează 0 ca ieșire.

Tabelul de adevăr al porții NAND

Diferite combinații de logică NAND ( sau porți ) pot fi folosite pentru a crea alte funcții matematice booleene. După cum am menționat, această completitudine funcțională înseamnă că logica NAND este suficientă pentru a construi orice altă poartă logică. Acest lucru se face prin repetarea utilizării mai multor porți NAND în configurații specifice. Una dintre cele mai complicate funcții booleene posibile este XNOR. Pentru a crea una cu numai funcții NAND, cinci trebuie să fie structurate împreună și conectate într-un mod specific pentru a obține rezultatul dorit. Cam asa ar arata:

Diagrama XNOR și echivalentul NAND

În timp ce diagrama pentru poarta XNOR în sine este mult mai simplă, ambele aceste opțiuni vor furniza aceeași ieșire - Q - de la aceleași intrări - A și B. Sunt necesare moduri diferite de asamblare a porților NAND pentru a crea alte tipuri de funcționalități. porţi atât în ​​semiconductori fizici cât şi în probleme teoretice de matematică.

Concluzie

NAND este o poartă logică; înseamnă Nu-Și. O poartă NAND este inversul logic al unei porți AND. O poartă AND returnează adevărat numai dacă toate intrările sunt adevărate. În schimb, o poartă NAND este întotdeauna adevărată, cu excepția cazului în care toate intrările sunt adevărate. Porțile NAND au o proprietate numită completitate funcțională care le permite să fie combinate pentru a crea toate celelalte porți logice. Porțile NAND sunt componente de bază ale procesoarelor, precum și ale memoriei flash.