NAND คืออะไร?

NAND หรือเกท NAND เป็นคำที่พบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล มันหมายถึงลอจิกเกตที่สร้างผลลัพธ์เฉพาะ ผลลัพธ์จะแสดงเป็นเลขฐานสองเสมอ หมายความว่ามีเอาต์พุตที่เป็นไปได้เพียง 2 รายการ – ใช่และไม่ใช่ จริงหรือเท็จ หรือ 0 และ 1 NAND ย่อมาจาก Not-And

เกท NAND ส่งกลับค่า 1 ในทุกกรณีอินพุต ยกเว้นว่าองค์ประกอบอินพุตทั้งหมดเป็น 1 เช่นกัน ดังนั้น ถ้าใส่ 0 และ 0 หรือ 0 และ 1 เอาต์พุตจะเป็น 1 เฉพาะในกรณีที่อินพุตเป็น 1 และ 1 ประตู NAND คืนค่า 0

เคล็ดลับ:บางครั้งอินพุตและเอาต์พุตจะถือว่าสูงและต่ำมากกว่าจะเป็นจริงหรือเท็จ โดยธรรมชาติแล้ว ต่ำคือ 0 และสูงคือ 1 มันไม่เกี่ยวข้องกับหน้าที่ที่พวกเขาเรียกว่า – ส่วนที่สำคัญคือค่าของ 0 และ 1

เกท NAND ไม่จำกัดเพียงสองอินพุต – แม้ว่าจะต้องมีอย่างน้อยสองอินพุต แต่ก็สามารถประมวลผลได้มากขึ้น ตรรกะเบื้องหลังยังคงเหมือนเดิม เว้นแต่ว่าอินพุตทั้งหมดเป็น 1 ประตูจะส่งคืนค่า 1 เสมอ ไม่ว่าจะมีอินพุตกี่ตัวก็ตาม การตั้งค่ามาตรฐานคือ 2-, 3-, 4 และ 8-input gate เวอร์ชันเหล่านี้ถูกใช้อย่างแข็งขันในเซมิคอนดักเตอร์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาด

การใช้เกต NAND

นอกเหนือจากการติดตั้งเกท NOR ที่คล้ายกันแต่แตกต่างกันแล้ว เกท NAND ยังมีความจำเป็นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลสมัยใหม่ สามารถใช้เพื่อแสดงฟังก์ชันบูลีนใดๆ ก็ได้หากรวมกันอย่างถูกต้อง ฟังก์ชันบูลีนเป็นฟังก์ชันที่อิงตามค่าสองค่า อีกครั้งคือ 0 และ 1 ฟังก์ชันบูลีนและลอจิกเกต เช่น NAND หรือ NOR มีความสำคัญในการทำงานชิ้นส่วนต่างๆ ของคอมพิวเตอร์

ความสามารถในการแสดงฟังก์ชันอื่นๆ เรียกว่า 'ความสมบูรณ์ของฟังก์ชัน' และอย่างที่กล่าวไว้ ฟังก์ชันบูลีน เช่น AND, OR, XNOR และ NOT สามารถอธิบายได้ทั้งหมดผ่านเกท NAND คุณสามารถสร้างโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ทั้งหมดจากอะไรนอกจากเกต NAND นั่นไม่ใช่กรณีนี้เนื่องจากมันจะมีราคาแพง ไม่มีประสิทธิภาพ และประสิทธิภาพไม่เทียบเท่ากัน… อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้จากมุมมองทางเทคนิค!

ประตูเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ – พบได้ในเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับชิ้นส่วนพีซี เป็นต้น เมื่อวางบนวงจรรวมหรือ PCB ประตู NAND จะใช้แผ่นอิเล็กโทรดสามแผ่น – สองแผ่นสำหรับค่าอินพุตสองค่า (หรือมากกว่าหากเกตต้องประมวลผลมากกว่าสองค่า) และอีกหนึ่งแผ่นสำหรับเอาต์พุตผลลัพธ์

NAND เชิงทฤษฎี

แม้ว่าในกรณีส่วนใหญ่ การอ้างอิงถึง NAND จะหมายถึงเกททางกายภาพที่ใช้ในการสร้างโปรเซสเซอร์หรือ SSD แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป – NAND ยังเป็นชื่อของฟังก์ชันบูลีนที่เกี่ยวข้องด้วย ในกรณีนี้ หมายถึงฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่ได้รับการพิสูจน์ในปี 1913 โดย Henry Sheffer เวอร์ชันทางทฤษฎีมักเรียกว่าตรรกะ NAND เพื่อแยกความแตกต่างจากเกต NAND ที่กล่าวถึงข้างต้น
ตรรกะนี้ – และฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องแสดงออกมาดังนี้:

แผนภาพ NAND และตารางความจริง

ตารางความจริงอธิบายตัวเลือกเข้าและออกที่เป็นไปได้ที่กล่าวถึงข้างต้น ชุดค่าผสมทั้งหมดที่ไม่ใช่ 1 ทั้งหมดจะส่งคืน 1 – และอินพุตทั้งหมด 1 จะส่งคืน 0 เป็นเอาต์พุต