Logiikkaportit

Logiikkaportit ovat perus sähköisiä komponentteja, jotka suorittavat loogisen funktion Boolean-kielellä. Niiden avulla voidaan toteuttaa digitaalisten laitteiden toimintalogiikka. Yleisimmät logiikkaporttien tyypit ovat AND-, OR-, NOT-, sekä niiden yhdistelmät kuten NAND, NOR, XOR ja XNOR. Jokaisella portilla on oma totuustaulunsa, jonka mukaan tulos määräytyy tulojen perusteella. Esimerkiksi AND-portin tulos on 1 vain silloin, kun sekä ensimmäinen että toinen tulo ovat 1; OR-portti antaa 1, jos vähintään toinen tulo on 1; NOT-portti kääntää syötteen; XOR-portti antaa 1, kun tulot ovat erilaiset.

Logiikkaportit toteutetaan fyysisesti monilla tekniikoilla, tyypillisesti transistoripohjaisesti. Suurimpia teknologioita ovat TTL (transistori-logiikka) ja CMOS (vastaanotettu, gate-piirien yhdistelmä). Portteja esiintyy usein integroiduissa piireissä (IC), joissa tuhannet tai jopa miljoonat portit toimivat yhdessä.

Universaalisuuden vuoksi NAND- ja NOR-portit voivat toteuttaa minkä tahansa boole-funktion pelkästään niiden avulla, mikä tekee niistä keskeisiä rakennuspalikoita digitaalisessa suunnittelussa. Portit muodostavat sekä yhdistelmälogiikkaa (tulokset riippuvat vain nykyisistä tuloista) että muistia ylläpitävän sekoitetun logiikan osia, kun niihin lisätään palautetta ja kelloa (esimerkiksi rekisterit ja lukut tai muistipiirit). Ominaisuuksiin vaikuttavat vasteaika, virrankulutus ja signaalien eheys, jotka määrittävät suurten ja nopeiden digitaalijärjestelmien suorituskyvyn.

Logiikkaporttien käsite on keskeinen digitaalisen elektroniikan perusta, jonka varassa tietokoneet, älylaitteet ja monet automatisoidut järjestelmät rakentuvat.

---