Logiikkapiireissä

Logiikkapiireissä viitataan digitaalisten järjestelmien komponentteihin, jotka toteuttavat boolean-logiikkaa. Tyypillisiä elementtejä ovat loogiset portit kuten AND, OR ja NOT sekä niiden johdannaiset (NAND, NOR, XOR). Porttien syöttöt ja tulokset ovat binäärisiä arvoja, 0 ja 1, ja niillä määritellään totuustaulujen mukaiset ulostulot.

Piirit jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: kombinaatio- piireihin, joiden tulos riippuu ainoastaan syötteen nykytilasta, sekä sekvensiaalisiin piireihin, jotka käyttävät tilaa muistia, kuten flip-floppeja ja rekistereitä. Kombinaatio- ja sekvensiaalisten piirteiden yhdistelmillä toteutetaan monimutkaista logiikkaa sekä laskenta- että ohjaustoiminnoissa.

Suunnitteluprosessi alkaa totuustaulujen ja boolean-kaavojen muodostamisesta, jonka jälkeen ilmaisut esitetään optimoidussa muodossa Karnaugh-karttoja käyttäen. Toteutukset voivat olla erillisillä porttipiireillä, integroiduilla piireillä tai ohjelmoitavilla laitteilla kuten FPGA:lla.

Keskeisiä huomioita ovat viive, kantama (fan-out), häiriönsieto ja teho sekä lämpeneminen. Suunnittelussa hyödynnetään piirien simulointia ja ohjelmistoa, kuten hardware description language -kieliä, helpottamaan oikean toiminnan varmistamista ennen fyysistä valmistusta.

Logiikkapiirit muodostavat digitaalisen laskennan ja ohjauksen perusta, käytetty esimerkiksi laskimissa, ohjausjärjestelmissä, mikropiireissä ja muistipiireissä. Claude E. Shannonin 1930-luvulla tekemä työ osoitti logiikan toteutettavuuden sähköisesti, mikä johti modernin digitaalitekniikan kehitykseen.