Logiikkapiirit

Logiikkapiirit ovat sähköisiä tai elektronisia piirejä, jotka suorittavat loogisia operaatioita binäärisillä syötteillä ja tuottavat binäärisiä tuloksia. Ne muodostavat digitaalisen elektroniikan peruselementin ja mahdollistavat laskennan sekä ohjauksen monissa laitteissa.

Päätyyppejä ovat yhdistelylogiikka (combinational) ja sekvenssilogikka (sekvenssilogikka). Yhdistelylogiikassa tulokset riippuvat ainoastaan nykyisistä syötteistä, kun taas sekvenssilogikassa tulokset vaikuttavat sekä syötteisiin että aiempaan tilaan. Yleisimmät logiikkaportit ovat AND, OR, NOT sekä niiden johdannaiset NAND, NOR, XOR ja XNOR. NAND- ja NOR-portteja pidetään universaaleina gateina, joista voidaan toteuttaa mikä tahansa logiikkafunktio. Logiikkapiirejä voidaan esittää totuusarvotauluina, boolean-algebrana sekä loogisina kaavioina ja piirustuksina.

Suunnittelussa käytetään Boolean-algebrata sekä De Morganin lakeja, lisäksi totuusarvotauluja sekä Karnaugh-karttoja funktion yksinkertaistamiseksi. Ajoitus- ja simulaatioanalyysi sekä virhehazardien tarkastelu ovat olennaisia ennen toteutusta.

Logiikkapiirit toteutetaan usein integroiduilla piireillä, kuten CMOS- tai TTL-teknologialla, sekä FPGA- ja ASIC-ratkaisuina. Ne löytyvät käytännössä tietokoneista, muistipiireistä, digitaalisesta signaalinkäsittelystä, ohjausjärjestelmistä ja automaatiosta. Logiikkapiirien suunnittelun tavoitteena on toteuttaa halutut funktiot mahdollisimman pienellä vasteajalla, pienellä tehonkulutuksella ja luotettavasti.

---