什么是NAND?

NAND 或 NAND 门是数字电子学中的一个术语。 它指的是产生特定结果的逻辑门。 结果总是以二进制形式输出,这意味着只有两种可能的输出——是和否,真或假,或 0 和 1。NAND 本身是 Not-And 的缩写。

与非门在每种输入情况下都返回一个结果,除非所有输入元素也为 1。因此,如果输入 0 和 0,或 0 和 1,则输出为 1。仅当输入为 1 并且1 与非门返回 0。

小费: 输入和输出有时被认为是高和低而不是真或假。 自然,Low 为 0,High 为 1。它们的名称在功能上无关紧要——重要的部分是 0 和 1 的值。

与非门也不限于两个输入——虽然它们至少需要两个输入,但它们可以处理更多。 其背后的逻辑保持不变——除非所有输入均为 1,否则无论有多少输入,门将始终返回 1。 标准设置是 2、3、4 和 8 输入门。 这些版本在市场上可用的半导体中得到积极使用。

与非门的使用

除了类似但不同的设置或非门之外,与非门在现代数字电子产品中也是必不可少的。 如果它们组合正确,它们绝对可以用来表达任何布尔函数。 布尔函数是一个基于两个值的函数——同样是 0 和 1。布尔函数和逻辑门(如 NAND 或 NOR)在各种计算机部件的工作中必不可少。

它们表达其他函数的能力称为“功能完整性”——如前所述,布尔函数(如 AND、OR、XNOR 和 NOT)可以完全通过 NAND 门来描述。 你可以只用与非门构建一个完整的计算机处理器。 事实并非如此,因为它会很昂贵,效率低下,并且就性能而言达不到标准……但是从技术角度来看这是可能的!

这些门是计算机硬件的重要组成部分——它们存在于大多数用作 PC 部件基础组件的半导体中,例如 example. 当放置在集成电路或 PCB 上时,与非门将占用三个焊盘 – 两个用于两个输入值(如果门需要处理两个以上,则更多),一个用于结果输出。

理论与非

尽管在大多数情况下,对 NAND 的引用意味着用于构建处理器或 SSD 的物理门,但情况并非总是如此——NAND 也是相应布尔函数的名称。 在这种情况下,它是指亨利谢弗在 1913 年证明的数学函数。 理论版本通常称为 NAND 逻辑,以区别于上面提到的 NAND 门。
这个逻辑——以及相应的函数表示如下:

NAND图和真值表

真值表解释了上述可能的输入和输出选项。 除全 1 之外的所有组合都返回 1 – 所有 1 输入都返回 0 作为输出。

与非门真值表

NAND逻辑(或门)的不同组合可用于创建其他布尔数学函数。 如前所述,这种功能完整性意味着 NAND 逻辑足以构建任何其他逻辑门。 这是通过在特定配置中重复使用多个 NAND 门来完成的。 更复杂的布尔函数之一是 XNOR。 要创建一个只有 NAND 功能的产品,必须将五个构建在一起并以特定方式连接,以实现所需的输出。 这就是它的样子:

XNOR 图和 NAND 等效图

虽然 XNOR 门本身的图表要简单得多,但这两个选项将提供相同的输出 – Q – 从相同的输入 – A 和 B。需要不同的组装 NAND 门的方法来创建其他类型的功能物理半导体和理论数学问题中的门。

结论

NAND是逻辑门; 它代表非与。 与非门是与门的逻辑逆。 与门仅在所有输入为真时才返回真。 相反,与非门始终为真,除非所有输入都为真。 与非门具有称为功能完整性的属性,可以将它们组合起来以创建所有其他逻辑门。 与非门是处理器和闪存的核心组件。