بسم الله الرحمن الرحيم و الصلاة و السلام على أشرف الخلق المرسلين سيدنا محمد صلى الله عليه و سلم و على أله و صحبه أجمعين
أما بعد فموضوعنا لليوم عن أشهر البوابات المنطقية (AND, OR, NOT, XOR)
بداية يمكننا تلخيص الموضوع بهذه الصورة
و لكن نحن نريد أن نفهم ما أصل البوابات المنطقية و كيف تعمل ؟
البوابات مبنية من خلال الترانزستورات (يجب أن تكون تعلم كيف يعمل الترانزستور)
فلننتقل لبوابة OR
أما بوابة NOT
نستنتج مما سبق أن لدينا بوابة AND و OR و NOT
و أنه يمكن أن نضيف NOT بعد AND فيتحول الخرج للقيمة المعاكسة, حسنا هل تعلم أن هذه التركيبة NOT بعد AND هي أيضا بوابة و تسمى NAND
الفرق بينها و بين ال AND العادية هو وجود الدائرة في نهائيتها و التي تعني عكس (NOT)
و طبق نفس الأمر على NOR فهي OR بعدها NOT (عكس OR)
و لكن انتظر قلنا قبل قليل عن A*B هي ناتج AND, كيف هذا لم أفهمه ؟
في الحقيقية لتسهيل حل البوابات المنطقية تم تحويلها لمعادلات, مثل A*B هي ناتج AND و A+B هي ناتج OR و ال bar (شرطة أعلى الرمز) هي ناتج NOT
فنظام بوابات مثل The out (Q) = (A+B) *(A*B) *C
ما حصل هنا أني قمت بتحويله من نظام معادلات إلى بوابات منطقية و من دون نظام المعادلات سيكون صعب علي أن أشرح كيف يكون هذا النظام
ف الضرب لل AND و الجمع OR و ال bar لل NOT
قبل الإنتقال للبوابة التالي هناك ملاحظة سريعة, إن تأملت النظام في الأعلى ستجد أن الخرج لن يعمل إلا عندما تكون المداخل الثلاثة HIGH
أي قيمة C تساوي 1 و A+B تساوي 1 و A*B تساوي 1
و قيمة A+B لن تساوي 1 إلا عندما تكون كل من A و B تساوي 1 أي في حالة ال OR وجودها ليس له فائدة لأن الخرج لن يكون HIGH إلا عندما تكون A و B و C تساوي 1
فهل يمكنني اختصار البوابة أكثر ؟
بالطبع و هذه هي النتيجة
حسنا هل في كل مرة سأحلل الأمر في رأسي و ربما اخطأ, ألا يوجد قاعدة لذلك! .. في الواقع نعم يوجد 3 قواعد مهمة و هن الجبر البولي + ديمورجان + خريطة كيرنوف
و كل منهما موضوع لوحدها سنشرح في المقالات القادمة إن شاء الله
و للمهتمين بتصميمها الداخلي
فنستنتج مما سبق أن كل البوابات أصلها ترانزستورات
حسنا, و نحن نعلم سابقا أن البوابات المنطقية هي أساس علم ال logic و الأجهزة المرتبطة به مثل الحواسيب و الهواتف
حسنا هل هذا يعني أنها يمكننا عمل حاسوب من خلال الترانزستورات فقط ؟
في الواقع نعم و لا, فنظريا يمكننا عمل ذلك أما عمليا فالأمر معقد جدا جدا بالإضافة لانه سيحتاج لعدد عملاق من الترانزستورات و يجب أن نتعامل مع درجات حرارتها و نضعها في مكان بارد نسبيا و إن حدث هناك أي خطأ في التوصيل فقد لا يعمل النظام كامل
و لكن هذا لا يعني أنه لا يوجد بعض المحاولات لعمل أجهزة حاسوب لكن بالطبع بمواصفات متواضعة جدا جدا
للمزيد من التفاصيل عن هذا الأمر شاهد هذا الفيديو على اليوتيوب :
ربما تقول جميل العالم الرقمي و الأمور التي ينتجها أكان الحواسيب و غيرها و لكن في مشاريعنا بماذا نحتاج البوابات المنطقية ؟
بكل بساطة أنا لدي قراءات ل 3 حساسات معينة و هذه الحساسات ربما تكون Analog و أنا أريد أن يعمل ماتور عندما يعمل الحساسين A و B معا أو C وحده .. فهنا يوجد لدي خيارين الأول من خلال الترانزستورات و سيكون الأمر معقد قليلا و غير عملي و الأخر من خلال نظام بوابات منطقية ثم أخذ الخرج على ترانزستور و دايود عكسي لتشغيل المحرك
فالبوابات المنطقية تعد الدماغ في المشاريع و جزء اتخاذ القرار, أكان البوابات المنطقية كما هي أو المتحكمات التي تعتبر مجموعة من البوابات المنطقية معا
و يوجد أيضا هذا الشخص الذي يقوم بشرح كيف قام بعمل حاسوب 8bit من خلال البوابات المنطقية, و ما يبدوا من الصورة أنه أسهل و أصغر من الترانزستورات
رابط الكورس الذي يشرح به كيف قام بعمله للمهتمين : Building an 8-bit breadboard computer!
و في الختام أتمنى أن تروا الإفادة في هذا الموضوع
إن أصبت فهو من الله و إن اخطأت فهو من نفسي و الشيطان
و السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
أما بعد فموضوعنا لليوم عن أشهر البوابات المنطقية (AND, OR, NOT, XOR)
بداية يمكننا تلخيص الموضوع بهذه الصورة
و لكن نحن نريد أن نفهم ما أصل البوابات المنطقية و كيف تعمل ؟
البوابات مبنية من خلال الترانزستورات (يجب أن تكون تعلم كيف يعمل الترانزستور)
فهذه بوابة ال AND من الداخل
| بوابة AND عبارة عن 2 من الترازستورات موصلين معا بطريقة معينة بحيث لا يعمل الخرج إلا عندما يكون الطرف A و الطرف B مطبق عليهما خرج عالي أو HIGH أو 1 أو 5v كلها مصطلحات لنفس المعنى فعند رؤية الدائرة, ال Out لن يقوم بإخراج HIGH إلا عندما يكون كل من A و B مطبق عليه HIGH و هذه هي بوابة AND |
فلننتقل لبوابة OR
| بوابة OR مثل بوابة AND تعمل من خلال ترانزستورين و لكن موصولات على التوازي, على عكس AND الذان كانا موصولات على التوالي ففي التوصيل على التوازي يجب أن يعمل أي من الطرفين A أو B لكي يكون الخرج HIGH و هذا هو جدول الحقيقية لبوابة OR, الذي يظهر لنا أنه إن كان أي من المداخل HIGH فإن الخرج يكون HIGH |
أما بوابة NOT
| بوابة NOT كل وظيقتها أن تقوم بعكس الدخل فإن كان الدخل 0 يخرج 1 إن كان الدخل 1 يخرج 0 إن كان الدخل A*B (أي A and B) فإن الخرج سيكون A*B bar, و ال bar هي الخط الذي في الأعلى الذي يعني معكوس هذه القيمة |
نستنتج مما سبق أن لدينا بوابة AND و OR و NOT
و أنه يمكن أن نضيف NOT بعد AND فيتحول الخرج للقيمة المعاكسة, حسنا هل تعلم أن هذه التركيبة NOT بعد AND هي أيضا بوابة و تسمى NAND
الفرق بينها و بين ال AND العادية هو وجود الدائرة في نهائيتها و التي تعني عكس (NOT)
و طبق نفس الأمر على NOR فهي OR بعدها NOT (عكس OR)
و لكن انتظر قلنا قبل قليل عن A*B هي ناتج AND, كيف هذا لم أفهمه ؟
في الحقيقية لتسهيل حل البوابات المنطقية تم تحويلها لمعادلات, مثل A*B هي ناتج AND و A+B هي ناتج OR و ال bar (شرطة أعلى الرمز) هي ناتج NOT
فنظام بوابات مثل The out (Q) = (A+B) *(A*B) *C
ف الضرب لل AND و الجمع OR و ال bar لل NOT
قبل الإنتقال للبوابة التالي هناك ملاحظة سريعة, إن تأملت النظام في الأعلى ستجد أن الخرج لن يعمل إلا عندما تكون المداخل الثلاثة HIGH
أي قيمة C تساوي 1 و A+B تساوي 1 و A*B تساوي 1
و قيمة A+B لن تساوي 1 إلا عندما تكون كل من A و B تساوي 1 أي في حالة ال OR وجودها ليس له فائدة لأن الخرج لن يكون HIGH إلا عندما تكون A و B و C تساوي 1
فهل يمكنني اختصار البوابة أكثر ؟
بالطبع و هذه هي النتيجة
و كل منهما موضوع لوحدها سنشرح في المقالات القادمة إن شاء الله
و هذه البوابة بكل اختصار من اسمها تقوم بإخراج HIGH عندما يكون الدخل الخاص بها غير متساوي
و للمهتمين بتصميمها الداخلي
فنستنتج مما سبق أن كل البوابات أصلها ترانزستورات
حسنا, و نحن نعلم سابقا أن البوابات المنطقية هي أساس علم ال logic و الأجهزة المرتبطة به مثل الحواسيب و الهواتف
حسنا هل هذا يعني أنها يمكننا عمل حاسوب من خلال الترانزستورات فقط ؟
في الواقع نعم و لا, فنظريا يمكننا عمل ذلك أما عمليا فالأمر معقد جدا جدا بالإضافة لانه سيحتاج لعدد عملاق من الترانزستورات و يجب أن نتعامل مع درجات حرارتها و نضعها في مكان بارد نسبيا و إن حدث هناك أي خطأ في التوصيل فقد لا يعمل النظام كامل
و لكن هذا لا يعني أنه لا يوجد بعض المحاولات لعمل أجهزة حاسوب لكن بالطبع بمواصفات متواضعة جدا جدا
للمزيد من التفاصيل عن هذا الأمر شاهد هذا الفيديو على اليوتيوب :
ربما تقول جميل العالم الرقمي و الأمور التي ينتجها أكان الحواسيب و غيرها و لكن في مشاريعنا بماذا نحتاج البوابات المنطقية ؟
بكل بساطة أنا لدي قراءات ل 3 حساسات معينة و هذه الحساسات ربما تكون Analog و أنا أريد أن يعمل ماتور عندما يعمل الحساسين A و B معا أو C وحده .. فهنا يوجد لدي خيارين الأول من خلال الترانزستورات و سيكون الأمر معقد قليلا و غير عملي و الأخر من خلال نظام بوابات منطقية ثم أخذ الخرج على ترانزستور و دايود عكسي لتشغيل المحرك
فالبوابات المنطقية تعد الدماغ في المشاريع و جزء اتخاذ القرار, أكان البوابات المنطقية كما هي أو المتحكمات التي تعتبر مجموعة من البوابات المنطقية معا
و يوجد أيضا هذا الشخص الذي يقوم بشرح كيف قام بعمل حاسوب 8bit من خلال البوابات المنطقية, و ما يبدوا من الصورة أنه أسهل و أصغر من الترانزستورات
رابط الكورس الذي يشرح به كيف قام بعمله للمهتمين : Building an 8-bit breadboard computer!
و في الختام أتمنى أن تروا الإفادة في هذا الموضوع
إن أصبت فهو من الله و إن اخطأت فهو من نفسي و الشيطان
و السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
