Logikgatter
Logikgatter führen grundlegende logische Operationen aus und dienen als Bausteine digitaler Schaltungen. Die meisten Logikgatter verarbeiten einen oder zwei binäre Werte (0 oder 1) als Eingaben und erzeugen eine einzelne binäre Ausgabe. Einfache Schaltungen enthalten nur wenige Logikgatter, während komplexe Schaltungen – etwa Mikroprozessoren – Millionen davon enthalten können.
Es gibt acht grundlegende Arten von Logikgattern, jeweils mit einer bestimmten booleschen Funktion. Ihre Namen und Symbole (die in Diagrammen von Logikgattern verwendet werden) sind unten aufgeführt.
Die folgende Tabelle erklärt die Funktion jedes Logikgatters mit Beispielen für Eingaben und Ausgaben.
| Gatter | Beschreibung | Beispiel (A, B → Ausgabe) |
|---|---|---|
| AND | Wahr, wenn sowohl A als auch B wahr sind | (1,1 → 1) ; (0,1 → 0) |
| NAND | AND gefolgt von NOT (falsch nur, wenn sowohl A als auch B wahr sind) | (1,1 → 0) |
| OR | Wahr, wenn entweder A oder B wahr ist | (1,0 → 1) ; (0,0 → 0) |
| NOR | OR gefolgt von NOT (wahr nur, wenn sowohl A als auch B falsch sind | (0,0 → 1) |
| Puffer | Gibt denselben Wert wie die Eingabe aus und wird häufig zur Verstärkung eines Signals verwendet | (1 → 1) ; (0 → 0) |
| NOT | Kehrt den Eingabewert um | (1 → 0) ; (0 → 1) |
| XOR | Wahr, wenn nur einer der Werte A oder B wahr ist | (1,0 → 1) ; (1,1 → 0) |
| XNOR | XOR gefolgt von NOT (wahr, wenn A und B beide gleich sind) | (1,1 → 1) ; (0,0 → 1) |
Durch die Kombination von Tausenden oder sogar Millionen von Logikgattern können digitale Schaltungen äußerst komplexe Berechnungen ausführen. Die Anzahl der Logikgatter auf einer integrierten Schaltung hängt von der Größe des Chips und der Größe der zum Aufbau verwendeten Transistoren ab. Typischerweise besteht ein umgekehrter Zusammenhang zwischen der Leistung eines Prozessors und der Transistorgröße. Prozessoren mit kleineren Transistoren sind im Allgemeinen leistungsfähiger und effizienter als solche mit größeren Transistoren.
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