Què és NAND?

NAND o una porta NAND és un terme que es troba a l'electrònica digital. Es refereix a una porta lògica que produeix un resultat específic. Els resultats sempre es publiquen en binari, és a dir, només hi ha dues sortides possibles: sí i no, vertader o fals, o 0 i 1. NAND és l'abreviatura de Not-And.

Una porta NAND en retorna una com a resultat en cada cas d'entrada, excepte si tots els elements d'entrada també són 1. Per tant, si s'introdueixen 0 i 0, o 0 i 1, la sortida és 1. Només si l'entrada és 1 i 1 la porta NAND retorna un 0.

Consell: les entrades i sortides de vegades es consideren altes i baixes en lloc de vertaderes o falses. Naturalment, Baix és 0 i Alt és 1. Funcionalment, és irrellevant com es diuen: les parts importants són els valors de 0 i 1.

Les portes NAND tampoc es limiten a dues entrades; encara que necessiten un mínim de dues, poden processar-ne més. La lògica que hi ha darrere segueix sent la mateixa: tret que totes les entrades siguin 1, la porta sempre en retornarà una, no importa quantes entrades hi hagi. Les configuracions estàndard són portes de 2, 3, 4 i 8 entrades. Aquestes versions s'utilitzen activament en semiconductors disponibles al mercat.

Ús de portes NAND

Juntament amb les portes NOR de configuració similars però diferents, les portes NAND són essencials en l'electrònica digital moderna. Es poden utilitzar per expressar absolutament qualsevol funció booleana si es combinen correctament. Una funció booleana és una funció que es basa en dos valors: una vegada més, 0 i 1. Les funcions booleanes i les portes lògiques com NAND o NOR són essencials per treballar diverses parts de l'ordinador.

La seva capacitat per expressar altres funcions s'anomena "completitud funcional" i, com s'ha esmentat, les funcions booleanes com AND, OR, XNOR i NOT es poden descriure completament mitjançant portes NAND. Podríeu construir un processador d'ordinador sencer des de res més que portes NAND. No és així, ja que seria car, ineficient i no està a l'altura pel que fa al rendiment... tanmateix és possible des del punt de vista tècnic!

Aquestes portes són parts essencials del maquinari informàtic: es troben a la majoria de semiconductors que s'utilitzen com a component base per a peces de PC, per exemple. Quan es col·loca en un circuit integrat o PCB, una porta NAND ocuparà tres coixinets: dos per als dos valors d'entrada (o més si la porta necessita processar més de dos) i un per a la sortida resultant.

NAND teòrica

Tot i que, en la majoria dels casos, una referència a NAND significarà les portes físiques utilitzades en la construcció de processadors o SSD, no sempre és així: NAND també és el nom de la funció booleana corresponent. En aquest cas, significa una funció matemàtica provada el 1913 per Henry Sheffer. La versió teòrica sovint s'anomena lògica NAND per distingir-la de les portes NAND esmentades anteriorment.
Aquesta lògica i la funció corresponent s'expressen així:

Diagrama NAND i taula de veritat

La taula de veritat explica les possibles opcions d'entrada i sortida esmentades anteriorment. Totes les combinacions que no siguin tots els 1 retornen un 1 i totes les entrades 1 retornen 0 com a sortida.

La taula de veritat de la porta NAND

Es poden utilitzar diferents combinacions de lògica NAND ( o portes ) per crear altres funcions matemàtiques booleanes. Com s'ha esmentat, aquesta completitud funcional significa que la lògica NAND és suficient per construir qualsevol altra porta lògica. Això es fa repetint l'ús de múltiples portes NAND en configuracions específiques. Una de les funcions booleanes possibles més complicades és XNOR. Per crear-ne un amb només funcions NAND, s'han d'estructurar cinc junts i connectar-los d'una manera específica per aconseguir la sortida desitjada. Aquest és el que semblaria:

Diagrama XNOR i equivalent a NAND

Tot i que el diagrama de la porta XNOR en si mateix és molt més senzill, ambdues opcions oferiran la mateixa sortida, Q, des de les mateixes entrades, A i B. Es necessiten diferents maneres de muntar portes NAND per crear altres tipus de funcionalitats. portes tant en semiconductors físics com en problemes matemàtics teòrics.

Conclusió

NAND és una porta lògica; significa No-I. Una porta NAND és la inversa lògica d'una porta AND. Una porta AND només retorna cert si totes les entrades són certes. Per contra, una porta NAND sempre és certa tret que totes les entrades siguin certes. Les portes NAND tenen una propietat anomenada completitud funcional que permet combinar-les per crear totes les altres portes lògiques. Les portes NAND són components bàsics dels processadors, així com de la memòria flash.