Što je NAND?

NAND ili NAND gate je pojam koji se nalazi u digitalnoj elektronici. Odnosi se na logička vrata koja proizvode određeni rezultat. Rezultati se uvijek prikazuju u binarnom obliku, što znači da postoje samo dva moguća izlaza – da i ne, točno ili netočno, ili 0 i 1. Sam NAND je skraćenica za Not-And.

NAND vrata vraćaju jedan kao rezultat u svakom ulaznom slučaju, osim ako su svi ulazni elementi također 1. Dakle, ako se stave 0 i 0, ili 0 i 1, izlaz je 1. Samo ako je ulaz 1 i 1 vraća li NAND vrata 0.

Savjet: Ulazi i izlazi ponekad se smatraju visokim i niskim, a ne istinitim ili lažnim. Naravno, Low je 0, a High je 1. Funkcionalno je nevažno kako se zovu – važni dijelovi su vrijednosti 0 i 1.

NAND vrata također nisu ograničena na dva ulaza – iako moraju imati najmanje dva, mogu obraditi više. Logika iza toga ostaje ista – osim ako su svi ulazi 1, vrata će uvijek vratiti jedan, bez obzira koliko ulaza ima. Standardne postavke su vrata s 2, 3, 4 i 8 ulaza. Ove se verzije aktivno koriste u poluvodičima dostupnim na tržištu.

Upotreba NAND vrata

Zajedno sa sličnim, ali različitim postavama NOR vrata, NAND vrata su neophodna u modernoj digitalnoj elektronici. Mogu se koristiti za izražavanje apsolutno bilo koje Booleove funkcije ako su ispravno kombinirani. Booleova funkcija je funkcija koja se temelji na dvije vrijednosti – još jednom, 0 i 1. Booleove funkcije i logička vrata kao što su NAND ili NOR ključni su u radu različitih dijelova računala.

Njihova sposobnost izražavanja drugih funkcija naziva se 'funkcionalna potpunost' – i kao što je spomenuto, Booleove funkcije kao što su AND, OR, XNOR i NOT mogu se u potpunosti opisati kroz NAND vrata. Mogli biste izgraditi cijeli procesor računala samo iz NAND vrata. To nije slučaj jer bi bilo skupo, neučinkovito i nedovoljno što se tiče performansi... no moguće je s tehničkog stajališta!

Ova su vrata bitni dijelovi računalnog hardvera – nalaze se u većini poluvodiča koji se koriste kao osnovna komponenta za dijelove računala, na primjer. Kada se postavi na integrirani krug ili PCB, NAND vrata će zauzeti tri podloge – dvije za dvije ulazne vrijednosti (ili više ako vrata trebaju obraditi više od dvije) i jednu za rezultirajući izlaz.

Teoretski NAND

Iako će u većini slučajeva referenca na NAND značiti fizička vrata koja se koriste u izgradnji procesora ili SSD-ova, to nije uvijek slučaj – NAND je također naziv za odgovarajuću Booleovu funkciju. U ovom slučaju, to znači matematičku funkciju koju je 1913. dokazao Henry Sheffer. Teorijska verzija često se naziva NAND logika da bi se razlikovala od gore spomenutih NAND vrata.
Ova logika – i odgovarajuća funkcija izražavaju se ovako:

NAND dijagram i tablica istinitosti

Tablica istine objašnjava gore navedene moguće ulazne i izlazne opcije. Sve kombinacije osim svih 1 vraćaju 1 – a svi ulazi 1 vraćaju 0 kao izlaz.

Tablica istinitosti NAND vrata

Različite kombinacije NAND logike ( ili vrata ) mogu se koristiti za stvaranje drugih Booleovih matematičkih funkcija. Kao što je spomenuto, ova funkcionalna cjelovitost znači da je NAND logika dovoljna za izgradnju bilo kojih drugih logičkih vrata. To se postiže ponavljanjem korištenja više NAND vrata u određenim konfiguracijama. Jedna od kompliciranijih mogućih Booleovih funkcija je XNOR. Da biste stvorili jedan sa samo NAND funkcijama, pet ih mora biti strukturirano zajedno i povezano na određeni način kako bi se postigao željeni rezultat. Ovako bi to izgledalo:

XNOR dijagram i NAND ekvivalent

Dok je dijagram za XNOR vrata sam po sebi daleko jednostavniji, obje ove opcije će isporučiti isti izlaz – Q – iz istih ulaza – A i B. Različiti načini sastavljanja NAND vrata potrebni su za stvaranje drugih vrsta funkcionalnih vrata u fizičkim poluvodičima iu teorijskim matematičkim problemima.

Zaključak

NAND su logička vrata; to je kratica za Ne-I. NAND vrata su logička inverzija AND vrata. I vrata vraćaju istinito samo ako su svi unosi istiniti. Suprotno tome, NAND vrata su uvijek istinita osim ako su svi ulazi istiniti. NAND vrata imaju svojstvo zvano funkcionalna potpunost koja im omogućuje da se kombiniraju za stvaranje svih ostalih logičkih vrata. NAND vrata su osnovne komponente procesora kao i flash memorije.