Und oder Bausteine

oder Bausteine

Die elektronischen Gates sind als TTL-, CMOS- oder BiCMOS-Geräte in Form von einzelnen integrierten Schaltungen für wenige Cent erhältlich. Für die vorgestellten Basismodule werden in den USA weitere Symbole verwendet. Bei der Einführung lernten Sie bereits zwei Grundmodule kennen: das UND-Modul und das ODER-Modul.

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Eine logische Verknüpfung ist eine Einrichtung (heute fast immer eine Elektronik ) zur Umsetzung einer Boole'schen Funktionsweise, die Binäreingangssignale zu einem Binärausgangssignal aufbereitet. Dabei werden die Eingabesignale durch logische Verknüpfungen wie die Verknüpfung (UND-Gatter), die Trennung (ODER-Gatter), die Contravalenz (exklusives ODER-Gatter) oder die Verneinung (Nicht-Gatter) in ein einziges logisches Resultat umgerechnet und auf das Ausgabesignal gemappt.

NAND-Tore ("non-and"), NOR-Tore ("non-or"), XNOR-Tore ("non-exclusive-or"); die deutschen Namen dieser Tore sind ungewöhnlich. Grundsätzlich können alle sinnvollen Verbindungen als Gates realisiert werden. Es können mehrere logische Gates zu einem Flip-Flop, Latch oder Multiplexierer verbunden werden, mehrere Flip-Flops können zur Erzeugung von Datenspeichern und Zählern verwendet werden und mehrere dieser Schaltkreise können z.B. zu einem Microprozessor kombiniert werden.

Individuelle Logik-Gatter werden als integrierte Schaltkreise (ICs) offeriert; in komplexen Schaltkreisen können sie zig Millionen Mal innerhalb eines IC auftreten. Aber auch diskrete elektronische Bauelemente, über Taster oder Schaltgeräte oder sogar über fluidische Komponenten sind möglich. Logische Gateschaltungen sind bis auf wenige Ausnahmefälle ausschliesslich aus transistorischen Elementen aufgebaut.

Der logische Zustand wird durch zwei Werte der Spannung dargestellt, die allgemein als "0" oder "1", "low" oder "high" (kurz "L" oder "H") oder als Binärziffer interpretiert werden können. Grenzwerte werden für den Wert der Spannung festgelegt, innerhalb dessen die den Fertigungstoleranzen ausgesetzten Widerstände entweder auf leitfähig oder auf blockierend schalten.

Die Ausgangssignale, die das Ergebnis der Aktion darstellen, können mit den Eingängen anderer Tore verbunden werden, so dass komplexe und vielseitigere Stromkreise erstellt werden können. Als TTL-, CMOS- oder BiCMOS-Geräte sind die elektronischen Gates in Einzelschaltungen für wenige Cents zu haben. Diese beruhen im Wesentlichen auf den beiden Transistorfamilien Bipolartransistor ( "TTL") und Feldeffekttransistor, also den MOSFET ( "CMOS"), sowie auf der Kombifamilie (BiCMOS).

Diese sind das Herzstück von Microprozessoren oder können per Programmierung in tausende von FPGA- oder PLD-ICs programmiert werden. Besonders wichtig sind hier die NAND- und NOR-Gatter, da alle Binärfunktionen nach Quine/McCluskey auf die drei Basiselemente AND, OR und NOT zurückgeführt werden können. Auch hier können OR und NOT mit NAND Gattern oder AND und NOT von NOR Gattern angezeigt werden.

So kann jede beliebige Logikschaltung allein durch NAND- oder NOR-Geräte verwirklicht werden, wenn die Gate-Zykluszeiten und die Flankenzeiten akzeptiert werden können. Erste Logiktore wurden noch maschinell umgesetzt. Die " Logical Gates " funktionierten auf der Basis von mechanischen Reaktion, während später die elektromagnetischen Relays eingesetzt wurden. Im Jahre 1898 beginnt der Tüftler Nikola Tesla mit der Archivierungs- und Veredelungsarbeit und setzt die Verwendung von Elektronenkanälen anstelle von Relays durch.

Für die erste Elektronik und das erste Tor von 1924 wurde Walther Bothe, der die Zufallsschaltung erfand, mit dem Friedensnobelpreis (1954) ausgezeichnet Konrad Zuse konstruierte und fertigte für seinen Z1-Rechner ( (1935 bis 1938) die elektromechanischen Logiktore. Die ersten integrierten logischen Tore stammen von Jack Kilby aus dem Jahr 1958 und enthielten etwa zehn Komponenten.

Für die disjunkte Normalenform (1 als Ergebnis) werden die Einzelzeilen mit den gleichen Initialwerten mit logischen oder und die Einzelzeilen mit logischen und verknüpf. Durch die konjunktive Normalenform (0 als Ergebnis) wird sie invertiert. Karnaugh Veitch ist eine simple Methode, um aus der trennenden oder verbindenden Normalen eine Logikformel zu formen.

Diese kompakte Form ergibt sich aus der sinnvollen Kombination von Null oder Eins und der "günstigen" Interpretation der überflüssigen Halbbilder ("leere" Halbbilder, die keinen Einfluß auf die Funktionalität haben). Logische Gatter werden durch Schaltsymbole gekennzeichnet, die nach verschiedenen, mehr oder weniger parallelen Normen festgelegt sind.

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