Τι είναι μια πύλη και πώς είναι θεμελιώδες για τη λειτουργία του υπολογιστή;

Στο πλαίσιο της επιστήμης των υπολογιστών, μια πύλη (ονομάζεται επίσης A λογική πύλη ) είναι ένα θεμελιώδες δομικό στοιχείο ενός ψηφιακού κυκλώματος. Είναι ένας ηλεκτρονικός διακόπτης που εκτελεί μια λειτουργία λογικής Boolean σε μία ή περισσότερες δυαδικές εισόδους για την παραγωγή μιας μόνο δυαδικής παραγωγής. Το δυαδικό σημαίνει ότι η είσοδος και η έξοδος μπορεί να είναι μόνο μία από τις δύο καταστάσεις:0 (που αντιπροσωπεύει ψευδές ή απενεργοποιημένο) ή 1 (που αντιπροσωπεύει True ή On).

Σκεφτείτε μια πύλη σαν ένα απλό διακόπτη φωτός. Ο διακόπτης (η πύλη) λαμβάνει μία είσοδο (ON/OFF) και παράγει μία έξοδο (ελαφριά ενεργοποίηση/απενεργοποίηση). Αλλά οι λογικές πύλες είναι πολύ πιο πολύπλοκες από έναν απλό διακόπτη. Εκτελούν διάφορες λογικές λειτουργίες.

Βασικός ρόλος στη λειτουργία του υπολογιστή:

Οι πύλες είναι θεμελιώδεις επειδή * όλα * ένας υπολογιστής κάνει - από τους αριθμούς επεξεργασίας μέχρι την εμφάνιση εικόνων μέχρι το τρέξιμο λογισμικό - βυθίζεται σε μια σειρά boolean λογικών λειτουργιών. Αποτελούν τη βάση όλων των ψηφιακών κυκλωμάτων, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούν:

* Αριθμητικές λογικές μονάδες (alus): Ο εγκέφαλος της CPU. Το ALUS εκτελεί αριθμητική (προσθήκη, αφαίρεση κ.λπ.) και λογικές (και, ή, όχι, κλπ.) Λειτουργίες σε δεδομένα. Αυτές οι λειτουργίες εφαρμόζονται χρησιμοποιώντας συνδυασμούς λογικών πύλων.

* μνήμη: Οι μάρκες μνήμης αποθηκεύουν τις πληροφορίες ως δυαδικά δεδομένα (0s και 1s). Η ανάγνωση και η γραφή αυτών των δεδομένων ελέγχονται από τις λογικές πύλες.

* Μονάδες ελέγχου: Η μονάδα ελέγχου συντονίζει τις δραστηριότητες ολόκληρου του συστήματος του υπολογιστή. Χρησιμοποιεί λογικές πύλες για τη διαχείριση της ροής δεδομένων και οδηγιών.

* Συσκευές εισόδου/εξόδου: Η αλληλεπίδραση μεταξύ του υπολογιστή και του εξωτερικού κόσμου (πληκτρολόγιο, ποντίκι, οθόνη κ.λπ.) περιλαμβάνει τη μετατροπή των σημάτων σε δυαδικά δεδομένα και αντίστροφα, χρησιμοποιώντας και πάλι λογικές πύλες.

Στην ουσία, κάθε εντολή που εκτελεί ένας υπολογιστής, κάθε υπολογισμός που εκτελεί και κάθε κομμάτι των δεδομένων που επεξεργάζεται είναι τελικά μια σειρά σημάτων που χειραγωγούνται από τις λογικές πύλες. Είναι οι μικροσκοπικοί διακόπτες που συνθέτουν το σύνθετο κύκλωμα που επιτρέπει όλες τις λειτουργίες ενός υπολογιστή. Χωρίς αυτούς, οι σύγχρονοι υπολογιστές δεν θα υπήρχαν.