מה זה שער לוגי?
שער לוגי הוא אבן בניין בסיסית של מעגלים דיגיטליים המבצעת פעולה לוגית בכניסה בינארית אחת או יותר
ומפיקה פלט בינארי בודד.
שערים לוגיים הם בסיסיים באלקטרוניקה דיגיטלית ומשמשים ליישום פונקציות בוליאניות.
הסוגים הנפוצים ביותר של שערים לוגיים כוללים:
AND Gate: פלט אמת (1) רק אם כל הכניסות שלו נכונות.
OR Gate: פלט אמת אם לפחות אחת מהכניסות שלו נכונה.
NOT Gate (מהפך): פלט ההפך מהקלט שלו.
שער NAND: מוציא את ההפך משער AND. הוא מוציא אמת אם לפחות אחת מהקלטות שלו היא שקר.
NOR Gate: פלט ההפך משער OR. הוא מוציא אמת רק אם כל התשומות שלו שגויות.
XOR Gate (בלעדי OR): פלטים אמיתיים רק אם הכניסות שונות.
XNOR Gate (EXclusive NOR): יוצא נכון רק אם הכניסות זהות.
ניתן לשלב שערים לוגיים בדרכים שונות כדי לבצע חישובים מורכבים ולהוות בסיס למכשירים אלקטרוניים דיגיטליים
כמו מחשבים, מחשבונים ושעונים דיגיטליים.
סוגי שערים לוגיים
ניתן לסווג שערים לוגיים למספר סוגים בהתאם לתפקודם ומספר התשומות שהם מטפלים בהם.
להלן הסוגים העיקריים של שערים לוגיים:
AND Gate
סמל: סמל בצורת D עם מספר כניסות בצד אחד ופלט בודד בצד השני.
פונקציה: פלט אמת (1) רק אם כל הכניסות שלו אמיתיות (1).
OR Gate
סמל: סמל צורה מעוקל הדומה לשער AND אך עם צד קלט מעוקל יותר.
פונקציה: פלט אמת אם לפחות אחת מהכניסות שלו נכונה.
NOT Gate
סמל: משולש עם עיגול קטן במוצא.
פונקציה: פלט הפוך מהקלט שלו.
NAND Gate
סמל: דומה לשער AND אבל עם עיגול קטן במוצא.
פונקציה: פלט אמת אם לפחות אחת מהקלטות שלו היא שגויה.
NOR Gate
סמל: דומה לשער OR אבל עם עיגול קטן במוצא.
פונקציה: פלט אמיתי רק אם כל התשומות שלו שגויות.
XOR Gate
סמל: דומה לשער OR אך עם קו מעוקל נוסף בצד הקלט.
פונקציה: פלטים אמיתיים רק אם הכניסות שונות.
XNOR Gate
סמל: דומה לשער XOR אבל עם עיגול קטן במוצא.
פונקציה: פלטים אמיתיים רק אם הכניסות זהות.
שימושים שעריים לוגיים
שערים לוגיים נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים של טכנולוגיה ומחשוב.
היישומים שלהם כוללים אך אינם מוגבלים לתחומים הבאים:
מחשבים דיגיטליים
שערים לוגיים מהווים את עמוד השדרה של מעגלים דיגיטליים וארכיטקטורת מחשבים.
הם משמשים במעבדים לביצוע פעולות אריתמטיות ולוגיות, ובמעגלי זיכרון לאחסון נתונים.
מערכות תקשורת
במערכות תקשורת, שערים לוגיים משמשים למניפולציה ועיבוד של אותות דיגיטליים, תוך הבטחת נתונים מועברים,
מתקבלים ומפענחים בצורה נכונה. הם חיוניים במכשירים כמו מודמים ומתגי רשת.
אחסון נתונים
שערים לוגיים הם חלק בלתי נפרד מהתכנון של התקני אחסון כגון כונני מצב מוצק (SSD) וכוננים קשיחים,
שם הם מנהלים את זרימת הנתונים ושולטים בפעולות קריאה/כתיבה.
מערכות אוטומציה ובקרה
באוטומציה תעשייתית, שערים לוגיים משמשים בבקרים לוגיים ניתנים לתכנות (PLC) לביצוע פונקציות בקרה המבוססות
על תנאי קלט ספציפיים, מה שמקל על שליטה אוטומטית של מכונות ותהליכים.
מוצרי אלקטרוניקה
גאדג’טים כמו מחשבונים, שעונים דיגיטליים וסמארטפונים מסתמכים על שערים לוגיים כדי לבצע את הפונקציות הבסיסיות שלהם,
מחישובים פשוטים ועד למשימות מורכבות של מערכת ההפעלה.
עיבוד אות
שערים לוגיים משמשים בעיבוד אותות דיגיטלי לביצוע פעולות שונות על אותות, כגון סינון רעשים מאותות אודיו
או שיפור איכות התמונה בעיבוד וידאו.
מערכות אבטחה
בטכנולוגיית אבטחה, כגון מערכות אזעקה או מערכות בקרת כניסה, שערים לוגיים מסייעים בעיבוד קלט מחיישנים שונים
ומחליטים על הפעולות המתאימות, כמו הפעלת אזעקות או פתיחת דלתות.
מערכות מוטמעות
שערים לוגיים משמשים במערכות משובצות עבור מכשירי חשמל לצרכן, אלקטרוניקה לרכב ומכשירים רפואיים,
שם הם מבצעים פונקציות חיוניות כמו ניטור כניסות מחיישנים והפעלת יציאות בהתאם.
