Какво е NAND?

NAND или NAND gate е термин, който се среща в цифровата електроника. Отнася се за логическа врата, която произвежда конкретен резултат. Резултатите винаги се извеждат в двоичен код, което означава, че има само два възможни изхода – да и не, вярно или невярно, или 0 и 1. Самото NAND е съкращение от Not-And.

NAND портата връща единица като резултат във всеки входен случай, освен ако всички входни елементи също са 1. Така че, ако са поставени 0 и 0, или 0 и 1, изходът е 1. Само ако входът е 1 и 1 връща ли портата NAND 0.

Съвет: Входовете и изходите понякога се считат за високи и ниски, а не за истина или невярно. Естествено, Low е 0, а High е 1. Функционално е без значение как се наричат ​​– важните части са стойностите на 0 и 1.

NAND портовете също не са ограничени до два входа – въпреки че трябва да имат минимум два, те могат да обработват повече. Логиката зад него остава същата – освен ако всички входове не са 1, портата винаги ще връща едно, без значение колко входа има. Стандартните настройки са 2-, 3-, 4 и 8-входни порти. Тези версии се използват активно в предлаганите на пазара полупроводници.

Използване на NAND портове

Заедно с подобна, но различна настройка NOR портове, NAND портове са от съществено значение в съвременната цифрова електроника. Те могат да се използват за изразяване на абсолютно всяка булева функция, ако се комбинират правилно. Булевата функция е функция, която се основава на две стойности – отново 0 и 1. Булевите функции и логическите портове като NAND или NOR са от съществено значение при работата на различни компютърни части.

Способността им да изразяват други функции се нарича „функционална пълнота“ – и както споменахме, булеви функции като И, ИЛИ, XNOR и НЕ могат да бъдат описани изцяло чрез NAND портове. Можете да изградите цял компютърен процесор от нищо друго освен от NAND портове. Това не е така, тъй като би било скъпо, неефективно и не на ниво, що се отнася до производителността... но е възможно от техническа гледна точка!

Тези порти са съществени части от компютърния хардуер – те се намират в повечето полупроводници, използвани като основен компонент за PC части, например. Когато се постави на интегрална схема или печатна платка, NAND гейт ще заеме три подложки – две за двете входни стойности (или повече, ако гейтът трябва да обработва повече от две) и един за резултантния изход.

Теоретичен NAND

Въпреки че в повечето случаи препратката към NAND ще означава физическите врати, използвани при изграждането на процесори или SSD, това не винаги е така – NAND е и името на съответната булева функция. В този случай това означава математическа функция, доказана през 1913 г. от Хенри Шефър. Теоретичната версия често се нарича NAND логика, за да се разграничи от NAND портите, споменати по-горе.
Тази логика – и съответната функция се изразяват по следния начин:

NAND диаграма и таблица на истината

Таблицата на истината обяснява възможните входни и изходни опции, споменати по-горе. Всички комбинации, различни от всички 1s, връщат 1 – и всички 1 входове връщат 0 като изход.

Таблицата на истинността на портата NAND

Различни комбинации от NAND логика ( или гейтове ) могат да се използват за създаване на други булеви математически функции. Както споменахме, тази функционална пълнота означава, че NAND логиката е достатъчна за изграждане на всяка друга логическа врата. Това се прави чрез повтаряне на използването на множество NAND порти в специфични конфигурации. Една от по-сложните възможни булеви функции е XNOR. За да създадете един само с NAND функции, пет трябва да бъдат структурирани заедно и свързани по специфичен начин, за да се постигне желания резултат. Ето как би изглеждало това:

XNOR диаграма и NAND еквивалент

Докато диаграмата за XNOR порта сама по себе си е далеч по-проста, и двете опции ще доставят един и същ изход – Q – от едни и същи входове – A и B. Необходими са различни начини за сглобяване на NAND порти, за да се създадат други видове функционални порти както във физическите полупроводници, така и в теоретичните математически проблеми.

Заключение

NAND е логическа врата; това означава Не-И. Порталът NAND е логическата обратна на портата И. И вратата връща истина само ако всички входове са верни. Обратно, NAND порта винаги е верен, освен ако всички входове не са верни. NAND портите имат свойство, наречено функционална пълнота, което им позволява да бъдат комбинирани, за да създадат всички други логически портали. NAND портовете са основни компоненти на процесорите, както и на флаш паметта.