Logikgatter

Logikgatter sind physische Komponenten in einem Stromkreis, die den Fluss eines Signals durch die Implementierung einer booleschen Funktion und Verarbeitung eines Signals zu binären Informationen regeln. Logikgatter sind grundlegend für Logikschaltkreise oder in jedem elektronischen Schaltkreisverfahren, das die Umwandlung von digitalen auf analoge Signale umfasst, oder für den Fluss digitaler Informationen.

Arten von Logikgattern

Logikgatter haben unterschiedliche Logikfunktionen. Die gängigsten sind als grundlegende Gates bekannt. Dazu gehören:

  • AND-Gates: Diese Gates verfügen über mehrere Eingänge, die je nach der positiven Kombination von hohen Signalen in den Eingängen zu einem einzigen Signal verarbeitet werden. Sie erzeugen nur dann ein hohes Signal, wenn beide Eingänge als hoch registriert werden. (z. B. zwei Einsen werden zu einer Eins, andernfalls ist der Ausgang Null.)
  • OR-Gates: Wie AND-Gates verfügen OR-Gates über mehrere Eingänge und einen einzelnen Ausgang. In diesem Fall ist keine positive Kombination von einem Signal erforderlich, sondern es wird ein logisches Signal implementiert, das ein hohes Signal erzeugt, wenn einer oder alle Eingänge hoch sind. (Beispielsweise können eine Eins und eine Null oder zwei Einsen ein hohes Signal erzeugen, aber zwei Nullen erzeugen Nullen.)
  • NOT-Gates: NOT-Gates sind auch als Invertoren bekannt, und verarbeiten das Signal als das Gegenteil seines Werts (z. B. wird eine Eins als Null, und eine Null wird als 1 invertiert).

Es gibt auch kombinierte Gates für Funktionslogikgatter, die typische Funktionen mit einer Umkehrung modifizieren.

  • NAND-Gates: Im Gegensatz zu AND-Gates verarbeiten NAND-Gates zwei hohe Signale als Null und alle anderen Kombinationen als Eins.
  • NOR-Gates: Im Gegensatz zu OR-Gates erzeugen NOR-Gates ein Signal, wenn die Eingänge ein Nullsignal in einer beliebigen Kombination anstatt eines hohen Signals registrieren.
  • Puffer-Gate: Ein Puffer-Logikgatter verhält sich in der entgegengesetzten Weise wie ein NOT-Gate, d. h., ein Signal wird unverändert vom Eingang zum Ausgang übertragen.

Anwendungen

Da CPUs binäre Logik nutzen, sind Logikgatter im Wesentlichen die Bausteine von Computern. Als solche sind sie in vielen Arten von digitalen Schaltungen zu finden, z. B. in:

Encodern und Decodern

Multiplexern und Demultiplexern

Halb- und Voll-Addierern


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