Hva er NAND?

NAND eller en NAND-port er et begrep som finnes i digital elektronikk. Det refererer til en logisk port som produserer et spesifikt resultat. Resultatene legges alltid ut i binært format, noe som betyr at det bare er to mulige utganger – ja og nei, sant eller usant, eller 0 og 1. NAND i seg selv er en forkortelse for Not-And.

En NAND-port returnerer én som et resultat i hvert inngangstilfelle, annet enn hvis alle inngangselementer også er 1. Så hvis 0 og 0, eller 0 og 1 settes inn, er utgangen 1. Bare hvis inngangen er 1 og 1 returnerer NAND-porten en 0.

Tips: Inndata og utdata blir noen ganger betraktet som høye og lave i stedet for sanne eller usanne. Naturligvis er Lav 0, og Høy er 1. Det er funksjonelt irrelevant hva de kalles – de viktige delene er verdiene 0 og 1.

NAND-porter er heller ikke begrenset til to innganger – mens de må ha minimum to, kan de behandle flere. Logikken bak forblir den samme – med mindre alle innganger er 1, vil porten alltid returnere én, uansett hvor mange innganger det er. Standardoppsettene er 2-, 3-, 4- og 8-inngangsporter. Disse versjonene brukes aktivt i halvledere tilgjengelig på markedet.

Bruk av NAND-porter

Sammen med de lignende, men forskjellige oppsettene NOR-portene, er NAND-porter avgjørende i moderne digital elektronikk. De kan brukes til å uttrykke absolutt enhver boolsk funksjon hvis de er kombinert riktig. En boolsk funksjon er en funksjon som er basert på to verdier – nok en gang, 0 og 1. Boolske funksjoner og logiske porter som NAND eller NOR er avgjørende for å jobbe med ulike datamaskindeler.

Deres evne til å uttrykke andre funksjoner kalles "funksjonell fullstendighet" – og som nevnt kan boolske funksjoner som OG, ELLER, XNOR og IKKE beskrives fullstendig gjennom NAND-porter. Du kan bygge en hel datamaskinprosessor fra ingenting annet enn NAND-porter. Det er ikke tilfelle siden det ville være dyrt, ineffektivt og ikke på nivå når det gjelder ytelse ... men det er mulig fra et teknisk synspunkt!

Disse portene er essensielle deler av maskinvare – de finnes for eksempel i de fleste halvledere som brukes som basiskomponent for PC-deler. Når den plasseres på en integrert krets eller PCB, vil en NAND-port ta opp tre puter - to for de to inngangsverdiene (eller flere hvis porten må behandle mer enn to) og en for den resulterende utgangen.

Teoretisk NAND

Selv om en henvisning til NAND i de fleste tilfeller vil bety de fysiske portene som brukes i byggingen av prosessorer eller SSD-er, er det ikke alltid tilfelle – NAND er også navnet på den tilsvarende boolske funksjonen. I dette tilfellet betyr det en matematisk funksjon bevist i 1913 av Henry Sheffer. Den teoretiske versjonen kalles ofte NAND-logikk for å skille den fra NAND-portene nevnt ovenfor.
Denne logikken – og den tilhørende funksjonen uttrykkes slik:

NAND-diagram og sannhetstabell

Sannhetstabellen forklarer de mulige inn- og utgangsalternativene nevnt ovenfor. Alle kombinasjoner bortsett fra alle 1-ene returnerer en 1 – og alle 1-inngangene returnerer 0 som utgang.

NAND-portens sannhetstabell

Ulike kombinasjoner av NAND-logikk ( eller porter ) kan brukes til å lage andre boolske matematiske funksjoner. Som nevnt betyr denne funksjonelle fullstendigheten at NAND-logikk er nok til å bygge en hvilken som helst annen logisk port. Dette gjøres ved å gjenta ved å bruke flere NAND-porter i spesifikke konfigurasjoner. En av de mer kompliserte mulige boolske funksjonene er XNOR. For å lage en med kun NAND-funksjoner, må fem være strukturert sammen og koblet sammen på en bestemt måte for å oppnå ønsket utgang. Slik vil det se ut:

XNOR-diagram og NAND-ekvivalent

Mens diagrammet for XNOR-porten i seg selv er langt enklere, vil begge disse alternativene levere samme utgang – Q – fra de samme inngangene – A og B. Ulike måter å sette sammen NAND-porter er nødvendig for å lage andre typer funksjonelle porter både i fysiske halvledere og i teoretiske matematiske problemer.

Konklusjon

NAND er en logisk port; det står for Ikke-Og. En NAND-port er den logiske inversen til en OG-port. En OG-port returnerer bare sann hvis alle innganger er sanne. Motsatt er en NAND-port alltid sann med mindre alle innganger er sanne. NAND-porter har en egenskap kalt funksjonell fullstendighet som gjør at de kan kombineres for å lage alle andre logiske porter. NAND-porter er kjernekomponenter i prosessorer så vel som flash-minne.