Algebra Boole'a i Bramki Logiczne
AND, OR, XOR. Zbuduj z nich sumator. Matematyka leżąca u podstaw całego procesora.
Algebra Boole'a i Bramki Logiczne
Każdy program, pętla if, a nawet sprzętowy procesor pod obudową, sprowadza się do operacji na fałszu (0) i prawdzie (1). Na maturze spotkasz się z rysunkami układów logicznych oraz zadaniami polegającymi na minimalizacji funkcji.
Podstawowe Bramki (Fundamenty)
1. Bramka NOT (Negacja)
- Zapis:
Y = ~AlubY = A' - Jeśli wejście
A = 1, to wyjścieY = 0. Po prostu odwraca sygnał.
2. Bramka AND (I / Koniunkcja / Mnożenie logiczne)
- Zapis:
Y = A * B - Żarówka (Y) zaświeci się TYLKO I WYŁĄCZNIE, gdy oba przełączniki (A i B) są włączone (są jedynkami).
3. Bramka OR (LUB / Alternatywa / Dodawanie logiczne)
- Zapis:
Y = A + B - Żarówka zaświeci się, gdy PRZYNAJMNIEJ JEDEN przełącznik jest włączony (wystarczy, że A=1 lub B=1).
Bramki Złożone (Pewniaki Maturalne)
4. Bramka XOR (Exclusive OR / Alternatywa Wykluczająca)
- Zapis:
Y = A ⊕ B(A plus w kółeczku B) - Żarówka świeci się TYLKO WTEDY, GDY WEJŚCIA SĄ RÓŻNE (jeśli A=1 i B=0, świeci; ale jeśli A=1 i B=1, nie świeci!).
- Zastosowanie: To serce sumatorów – układów w procesorze, które dodają do siebie liczby.
5. Bramki NAND i NOR
To po prostu zwykłe bramki AND i OR z doklejoną na wyjściu negacją (NOT).
Zjawisko niesamowicie ciekawe: bramka NAND jest tzw. bramką uniwersalną. Mając garść bramek NAND, jesteś w stanie zbudować z nich absolutnie każdą inną bramkę, a w konsekwencji – cały procesor!
Prawa De Morgana 🪤
Część arkuszy wymaga uproszczenia długiego wyrażenia, by zużyć mniej krzemu do produkcji. Musisz znać te dwa prawa na pamięć:
- Zaprzeczenie sumy to iloczyn zaprzeczeń:
~(A + B) = ~A * ~B - Zaprzeczenie iloczynu to suma zaprzeczeń:
~(A * B) = ~A + ~B
Zrozum to po ludzku: Jeśli mówię: "NIEprawda, że kupiłem (jabłko LUB gruszkę)". Oznacza to dokładnie to samo, co: "NIE kupiłem jabłka ORAZ NIE kupiłem gruszki".
