Mi az a NAND?

A NAND vagy a NAND-kapu a digitális elektronikában található kifejezés. Olyan logikai kapura utal, amely meghatározott eredményt produkál. Az eredmények mindig binárisan jelennek meg, ami azt jelenti, hogy csak két kimenet lehetséges – igen és nem, igaz vagy hamis, vagy 0 és 1. Maga a NAND a Not-And rövidítése.

A NAND-kapu minden bemeneti esetben egyet ad vissza, kivéve, ha az összes bemeneti elem is 1. Tehát ha 0 és 0, vagy 0 és 1 kerül be, akkor a kimenet 1. Csak akkor, ha a bemenet 1 és 1, a NAND-kapu 0-t ad vissza.

Tipp: A bemeneteket és kimeneteket néha magasnak és alacsonynak tekintik, nem pedig igaznak vagy hamisnak. Természetesen az alacsony értéke 0, a magas pedig 1. Funkcionálisan lényegtelen, hogy minek nevezik őket – a fontos részek a 0 és az 1 értékei.

A NAND kapuk sem korlátozódnak két bemenetre – bár legalább kettővel kell rendelkezniük, többet tudnak feldolgozni. A mögötte lévő logika ugyanaz marad – hacsak nem minden bemenet 1, a kapu mindig egyet ad vissza, függetlenül attól, hogy hány bemenet van. A standard beállítások 2-, 3-, 4- és 8-bemenetes kapuk. Ezeket a változatokat aktívan használják a piacon elérhető félvezetőkben.

NAND kapuk használata

A hasonló, de eltérő beállítású NOR kapuk mellett a NAND kapuk elengedhetetlenek a modern digitális elektronikában. Abszolút bármilyen Boole-függvény kifejezésére használhatók, ha helyesen vannak kombinálva. A logikai függvény egy olyan függvény, amely két értéken – még egyszer 0-n és 1-en – alapul. A logikai függvények és logikai kapuk, mint például a NAND vagy a NOR, elengedhetetlenek a számítógép különböző részeinek működéséhez.

Más függvények kifejezésére való képességüket „funkcionális teljességnek” nevezik – és amint már említettük, az olyan logikai függvények, mint az ÉS, VAGY, XNOR és NEM, teljes mértékben leírhatók a NAND kapukon keresztül. Egy teljes számítógép-processzort építhetsz semmi másból, csak NAND kapukból. Ez nem így van, mivel drága, nem hatékony, és teljesítmény szempontjából nem éri el a parimétert… de műszaki szempontból lehetséges!

Ezek a kapuk a számítógépes hardver elengedhetetlen részei – megtalálhatók a legtöbb félvezetőben, amelyeket például PC-alkatrészek alapelemeként használnak. Ha integrált áramkörre vagy PCB-re helyezik, a NAND kapu három padot foglal el – kettőt a két bemeneti értékhez (vagy többet, ha a kapunak kettőnél többet kell feldolgoznia), és egyet a kapott kimenethez.

Elméleti NAND

Bár a legtöbb esetben a NAND-ra való hivatkozás a processzorok vagy SSD-k felépítéséhez használt fizikai kapukat jelenti, ez nem mindig van így – a NAND a megfelelő logikai függvény neve is. Ebben az esetben egy matematikai függvényt jelent, amelyet Henry Sheffer 1913-ban bizonyított. Az elméleti változatot gyakran NAND logikának nevezik, hogy megkülönböztessük a fent említett NAND kapuktól.
Ezt a logikát és a hozzá tartozó függvényt a következőképpen fejezzük ki:

NAND diagram és igazságtáblázat

Az igazságtáblázat ismerteti a fent említett lehetséges be- és kimeneti lehetőségeket. Az összes 1-es kivételével minden kombináció 1-et ad vissza – és minden 1 bemenet 0-t ad vissza kimenetként.