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)
فهذه بوابة ال AND من الداخل
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 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 الأن لننتقل لبوابة عدم التساوي XOR
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 أن هناك 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 و أن تدعوا لنا بالتوفيق في هذا المشروع [منتدى المهندسين العرب] و أن تدعمونا به و لا أعني بالدعم الدعم المادي بل التعلم و نشر العلم و ترك و العمل معا لجعل هذه بيئة و مجتمع حقيقي مفيد للمهندسين
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 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 الأن لننتقل لبوابة عدم التساوي XOR
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 أن هناك 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 و أن تدعوا لنا بالتوفيق في هذا المشروع [منتدى المهندسين العرب] و أن تدعمونا به و لا أعني بالدعم الدعم المادي بل التعلم و نشر العلم و ترك و العمل معا لجعل هذه بيئة و مجتمع حقيقي مفيد للمهندسين
إن أصبت فهو من الله و إن اخطأت فهو من نفسي و الشيطان
و السلام عليكم و رحمة الله و بركاته