Come funzionano le porte AND, OR, NOT e XOR?

Come funziona

Una porta logica è il mattoncino più piccolo dell’elettronica digitale. Riceve uno o due ingressi che valgono 1 (acceso, tensione alta) o 0 (spento, tensione bassa) e dà un’uscita. La sua regola è una funzione booleana, e la sua tabella di verità elenca l’uscita per ogni combinazione di ingressi. Due ingressi hanno quattro combinazioni: 00, 01, 10 e 11.

AND si scrive A · B e dà 1 solo con 11. OR è A + B e dà 1 a meno che entrambi gli ingressi siano 0. NOT, scritto ¬A, inverte il suo unico ingresso. XOR, A ⊕ B, dà 1 quando gli ingressi sono diversi. NAND, NOR e XNOR sono AND, OR e XOR seguiti da un NOT: il cerchietto su un simbolo indica che l’uscita è invertita. Esempio: 1 XOR 1 dà 0 e 1 NAND 1 dà 0, mentre 1 NAND 0 dà 1.

Sono in uso due stili di simboli. Le forme distintive, la AND a forma di D e la OR a forma di scudo, vengono dall’IEEE Std 91 (ANSI) e sono comuni negli schemi americani e in quelli più vecchi. La norma internazionale IEC 60617-12 disegna ogni porta come un rettangolo e vi scrive dentro la funzione: & per AND, ≥1 per OR (almeno un ingresso è 1), =1 per XOR (esattamente un ingresso è 1) e 1 per un buffer o un NOT. I disegni di questa pagina sono nostre rappresentazioni di entrambi.

Le porte reali non si riducono alla tabella di verità: contano anche il ritardo, i livelli di tensione e quanti ingressi può pilotare un’uscita. Le porte con più di due ingressi seguono la stessa regola: una AND a tre ingressi dà 1 solo quando tutti e tre sono 1.