אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
שער NAND – המדריך המקיף והמלא
מבוא
שער NAND הוא למעשה שילוב של שער AND עם שער NOT, ומכאן שמו (NOT-AND = NAND). זהו אחד השערים החשובים ביותר בעולם האלקטרוניקה הדיגיטלית, ולא סתם – אפשר לבנות כל שער לוגי אחר באמצעות שערי NAND בלבד! כמו שער AND, גם לשער NAND יש שתי כניסות (או יותר) ויציאה אחת.
עקרון הפעולה
שער NAND עובד בדיוק הפוך משער AND. אם בשער AND היציאה הייתה 1 רק כששתי הכניסות היו 1, בשער NAND היציאה תהיה 0 רק כששתי הכניסות הן 1. בכל מקרה אחר, היציאה תהיה 1. זה כמו מתג שכבוי רק כשכל התנאים מתקיימים.
טבלת האמת
טבלת האמת של שער NAND מראה את כל המצבים האפשריים:
הסבר | יציאה | כניסה B | כניסה A |
שתי הכניסות כבויות – היציאה פעילה | 1 | 0 | 0 |
רק כניסה אחת פעילה – היציאה פעילה | 1 | 1 | 0 |
רק כניסה אחת פעילה – היציאה פעילה | 1 | 0 | 1 |
שתי הכניסות פעילות – היציאה כבויה | 0 | 1 | 1 |
שימושים בעולם האמיתי
שער NAND נמצא בשימוש נרחב בתעשיית המחשבים והאלקטרוניקה. לדוגמה, במערכות זיכרון מחשב – שער NAND משמש כתא זיכרון בסיסי. בנוסף, מכיוון שאפשר לבנות ממנו כל שער אחר, הוא משמש כאבן בניין בסיסית במעגלים משולבים.
מבנה חשמלי
מבחינה חשמלית, שער NAND מורכב משני טרנזיסטורים בטור (כמו ב-AND) ואחריהם מהפך (NOT). המבנה הזה יעיל במיוחד מבחינת צריכת אנרגיה וקל לייצור, מה שהופך אותו לחסכוני ואמין.
דוגמת קוד בשפת C
#include <stdio.h>
int main()
{
int input1, input2;
printf("הכנס ערך ראשון (0 או 1): ");
scanf("%d", &input1);
printf("הכנס ערך שני (0 או 1): ");
scanf("%d", &input2);
if (input1 == 1 && input2 == 1)
{
printf("הפלט הוא: 0\n");
}
else
{
printf("הפלט הוא: 1\n");
}
return 0;
}
סיכום
שער NAND הוא אחד השערים החשובים ביותר בתכנון מעגלים דיגיטליים. העובדה שניתן לבנות ממנו את כל השערים האחרים הופכת אותו ל"שער האוניברסלי" של האלקטרוניקה הדיגיטלית. הבנת אופן פעולתו היא צעד חשוב בדרך להבנת מערכות דיגיטליות מורכבות יותר.
