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Le porte logiche (logical gate) sono i circuiti minimi per
l'elaborazione di segnali binari. Sono circuiti
che operano su più segnali di ingresso e producono un segnale di uscita. Circuiti
nei quali vengono utilizzate più porte logiche connesse tra di loro vengono
chiamati reti logiche. Allo scopo di descrivere
i comportamenti dei circuiti logici si può usare l'algebra
booleana che specifica l'operazione di ogni gate. Le variabili di questa
algebra sono binarie, possono assumere solo due valori (0,1) e vengono indicate
con le lettere A,B,C,X,Y,W,Z. Le porte logiche fondamentali sono:
La porta NOT (invertitore,
negatore)
Porta AND (•)
Porta OR (+)
La tabella della verità, è l'elencazione di tutte le possibili configurazioni
dei valori di ingresso, associate ai corrispondenti valori assunti dalle uscite.
Esistono altri operatori di uso comune, i più utilizzati sono: XOR (or-esclusivo),
NAND E NOR.
Il NOR o NOT OR si distingue circuitalmente dall'OR per il
piccolo cerchio all'uscita che rappresenta la negazione dell'OR stesso.
Il
NAND o NOT AND si distingue circuitalmente dall'AND per il piccolo cerchio
all'uscita che rappresenta la negazione dell'AND stesso.
La porta logica XOR
implementa una funzione che restituisce il valore 1 se e solo se in entrata
viene fornito un numero dispari di 1.
Possono essere utilizzate porte con
più di due ingressi, tipicamente si usano AND (o OR) a 2, 4 o 8 ingressi (raramente
più di 8). Vediamo un esempio di porte logiche a 3 ingressi:
Porta AND (x) a 3 ingressi:
Porta OR (+) a 3 ingressi:
Le porte AND e OR a 3 ingressi si realizzano spesso come albero di porte AND e OR a 2 ingressi.
L'elemento funzionale fondamentale per la costruzione di porte logiche è il transistor. Infatti con un semplice transistor si può ottenere una porta NOT (a), con due transistor in serie una porta NAND (b) , con due transistor in parallelo un porta NOR (c) e analogamente anche le altre.
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