Kas ir NAND?

NAND vai NAND vārti ir termins, kas atrodams digitālajā elektronikā. Tas attiecas uz loģiskiem vārtiem, kas rada konkrētu rezultātu. Rezultāti vienmēr tiek izvadīti binārā formātā, kas nozīmē, ka ir tikai divi iespējamie izvadi – jā un nē, patiess vai nepatiess, vai 0 un 1. Pats NAND ir saīsinājums no Not-And.

NAND vārti atgriež vienu rezultātu katrā ievades gadījumā, izņemot, ja visi ievades elementi ir arī 1. Tātad, ja tiek ievadīti 0 un 0 vai 0 un 1, izvade ir 1. Tikai tad, ja ievade ir 1 un 1 vai NAND vārti atgriež 0.

Padoms. Ieejas un izvades dažkārt tiek uzskatītas par augstu un zemu, nevis patiesu vai nepatiesu. Protams, Low ir 0 un High ir 1. Funkcionāli nav nozīmes, kā tos sauc — svarīgākās daļas ir vērtības 0 un 1.

NAND vārti arī neaprobežojas ar divām ieejām — lai gan tām ir jābūt vismaz divām, tās var apstrādāt vairāk. Aiz tā esošā loģika paliek nemainīga – ja vien visas ievades nav 1, vārti vienmēr atgriezīs vienu, neatkarīgi no tā, cik ievades ir. Standarta iestatījumi ir 2, 3, 4 un 8 ieejas vārti. Šīs versijas tiek aktīvi izmantotas tirgū pieejamajos pusvadītājos.

NAND vārtu izmantošana

Līdzās līdzīgiem, bet atšķirīgu iestatīšanas NOR vārtiem, NAND vārti ir būtiski mūsdienu digitālajā elektronikā. Tos var izmantot, lai izteiktu absolūti jebkuru Būla funkciju, ja tie ir pareizi apvienoti. Būla funkcija ir funkcija, kuras pamatā ir divas vērtības – vēlreiz 0 un 1. Būla funkcijas un loģiskie vārti, piemēram, NAND vai NOR, ir būtiski dažādu datora daļu darbā.

To spēju izteikt citas funkcijas sauc par “funkcionālo pilnīgumu”, un, kā minēts, Būla funkcijas, piemēram, UN, VAI, XNOR un NOT, var pilnībā aprakstīt ar NAND vārtiem. Jūs varētu izveidot visu datora procesoru, izmantojot tikai NAND vārtus. Tas tā nav, jo tas būtu dārgi, neefektīvi un veiktspējas ziņā nelīdzvērtīgi... tomēr no tehniskā viedokļa tas ir iespējams!

Šie vārti ir būtiskas datoru aparatūras daļas - tie ir atrodami lielākajā daļā pusvadītāju, ko izmanto, piemēram, kā datora detaļu bāzes komponentu. Ja NAND vārti ir novietoti uz integrālās shēmas vai PCB, tie aizņem trīs spilventiņus – divus abām ieejas vērtībām (vai vairāk, ja vārtiem ir jāapstrādā vairāk nekā divas) un vienu iegūtajai izvadei.

Teorētiskais NAND

Lai gan vairumā gadījumu atsauce uz NAND nozīmēs fiziskos vārtus, kas tiek izmantoti procesoru vai SSD veidošanā, tas ne vienmēr tā ir — NAND ir arī attiecīgās Būla funkcijas nosaukums. Šajā gadījumā tas nozīmē matemātisko funkciju, ko 1913. gadā pierādīja Henrijs Šefers. Teorētisko versiju bieži sauc par NAND loģiku, lai to atšķirtu no iepriekš minētajiem NAND vārtiem.
Šī loģika un atbilstošā funkcija tiek izteikta šādi:

NAND diagramma un patiesības tabula

Patiesības tabulā ir izskaidrotas iepriekš minētās iespējamās ievades un izvades opcijas. Visas kombinācijas, izņemot visas 1, atgriež 1 – un visas 1 ievades kā izvadi atgriež 0.

NAND vārtu patiesības tabula

Lai izveidotu citas Būla matemātiskās funkcijas, var izmantot dažādas NAND loģikas ( vai vārtu ) kombinācijas . Kā minēts, šī funkcionālā pilnība nozīmē, ka ar NAND loģiku ir pietiekami, lai izveidotu jebkuru citu loģisko vārtu. Tas tiek darīts, atkārtojot, izmantojot vairākus NAND vārtus noteiktās konfigurācijās. Viena no sarežģītākajām iespējamām Būla funkcijām ir XNOR. Lai izveidotu vienu ar tikai NAND funkcijām, pieci ir jāstrukturē kopā un jāsavieno noteiktā veidā, lai sasniegtu vēlamo rezultātu. Lūk, kā tas izskatītos:

XNOR diagramma un NAND ekvivalents

Lai gan XNOR vārtu diagramma pati par sevi ir daudz vienkāršāka, abas šīs opcijas nodrošinās to pašu izvadi — Q — no tām pašām ieejām — A un B. Lai izveidotu cita veida funkcionālos vārtus, ir nepieciešami dažādi NAND vārtu montāžas veidi. vārti gan fizikālajos pusvadītājos, gan teorētiskajos matemātiskajos uzdevumos.

Secinājums

NAND ir loģikas vārti; tas apzīmē Not-And. NAND vārti ir UN vārtu loģiskā apgrieztā vērtība. UN vārti atgriež patieso vērtību tikai tad, ja visas ievades ir patiesas. Un otrādi, NAND vārti vienmēr ir patiesi, ja vien visas ievades nav patiesas. NAND vārtiem ir īpašība, ko sauc par funkcionālo pilnīgumu, kas ļauj tos apvienot, lai izveidotu visus citus loģiskos vārtus. NAND vārti ir procesoru, kā arī zibatmiņas galvenās sastāvdaļas.