Logiikkalaitteiden

Logiikkalaitteet ovat elektroniikka- tai sähkömekaanisia laitteita, jotka toteuttavat loogisia funktioita käyttämällä binäärisiä signaaleja. Niiden avulla voidaan esittää ja käsitellä totuusarvoja kuten 0 ja 1, ja ne muodostavat digitaalisia piirejä sekä ohjaus- että laskentatehtäviin. Logiikkalaitteet ovat keskeisiä sekä tietokoneiden että automatisoitujen järjestelmien toiminnassa.

Logiikkalaitteet jaetaan kahteen pääkategoriaan: yhdistelmälogiikkaan (combinational) sekä sekventiaaliseen logiikkaan. Yhdistelmälogiikissa ulostulo riippuu vain nykyisistä sisääntuloista; tyypillisiä peruslaitteita ovat AND-, OR-, NOT-, NAND-, NOR- ja XOR-gatit. Sekventiaalinen logiikka käyttää muistielementtejä, kuten latch- tai flip-flop -elementtejä, ja tuottaa ulostuloa tilan mukaan.

Logiikkalaitteet voivat olla erillisiä komponentteja (transistorit, diodit) tai integroitujen piirejen (IC) muodostamia kokonaisuuksia. Nykyään suurin osa logiikkalaitteista toteutetaan CMOS- tai TTL-teknologialla sisältävinä integroitujen piirejä (IC). Aikaisemmin käytettiin tyhjiöputkia ja transistor-transistori -logiikkaa (TTL).

Sovelluksissa logiikkalaitteet ovat välttämättömiä tietojenkäsittelyn perusyksiköitä: ne toteuttavat digitaalista logiikkaa, ohjaavat tietovirtoja ja mahdollistavat muistia sekä tilan hallinnan. Ne ovat keskeisiä prosessoreissa, muisteissa, signaalinkäsittelylaitteissa sekä teollisuusautomaatiossa.

Logiikkalaitteiden suunnittelu perustuu boolean-algebriaan ja totuustauluihin. Suunnittelussa käytetään Karnaugh-kaavioita sekä moderneja kuvaustapoja kuten hardware description language -kieliä (esim. VHDL, Verilog). Valmistuksessa hyödynnetään CMOS- ja TTL-logiikkapiirejä, jolloin voidaan toteuttaa monimutkaisia logiikkakokonaisuuksia pienemmällä tehonkulutuksella ja suurella tiheydellä.