SkillGridИзучай computer science на практике

Вентили: AND, OR и NOT как настоящее железо

Вентиль — не значок на бумаге, а несколько транзисторов, включённых так, что напряжение на выходе отвечает на вопрос «да или нет».

13 мин · 42 XP

В разделе логики AND, OR и NOT были правилами для «истины» и «лжи». В железе каждое из них — маленькая деталь со входными проводами и одним выходным, и правило обеспечивается физикой: подай определённые напряжения — получишь определённое напряжение. Подключи к вентилю два провода с 0 и 1 и измерь вольтметром третий — ты увидишь таблицу истинности в действии.

Переключает транзистор. Представь выключатель света, только щёлкает им не твой палец, а третий провод. Подай на этот управляющий провод напряжение — и ток сможет течь между двумя другими; убери напряжение — и не сможет. Один транзистор — это один переключатель. Вентиль AND собирают из нескольких таких переключателей, расставленных так, что выход становится высоким, только когда высоки оба входа.

A   B  |  A AND B     A   B  |  A OR B     A  |  NOT A
0   0  |     0        0   0  |     0       0  |    1
0   1  |     0        0   1  |     1       1  |    0
1   0  |     0        1   0  |     1
1   1  |     1        1   1  |     1Три таблицы истинности рядом

Таблица истинности — это полное описание вентиля. В ней перечислены все сочетания входов и выход для каждого из них, и, имея таблицу, ты знаешь о схеме всё: не нужно знать, какие внутри транзисторы и как они расставлены. Две разные схемы с одинаковой таблицей истинности взаимозаменяемы.

Input AAND gateInput BLampboth inputs are 1111, the lamp lights upnow B drops to 000, one zero is enough

Практика

  1. При A = 1 и B = 0 чему равно (A OR B) AND B?

    Подсказки
    • Сначала посчитай то, что в скобках, — точно как в арифметике.
    • Для OR достаточно одной истинной стороны; затем AND требует, чтобы истинны были обе его стороны.

    14 XP

  2. Сопоставь каждую схему с поведением, которое из неё получается.

    Подсказки
    • Каждая строка — это отдельная схема, а не другой способ записать ту же самую.
    • В последовательной цепочке путь рвётся, как только разомкнётся один выключатель; у параллельной пары путь всё равно остаётся.

    13 XP

  3. Расставь шаги по порядку: от вопроса про «истину и ложь» до работающего вентиля.

    Подсказки
    • Начни с физической части, которая переключает, а не с провода.
    • Транзистор — это переключатель без движущихся частей, и именно поэтому он надёжен.

    13 XP