Dijital mantık geçitleri birden fazla girişe, örneğin A, B, C, D vb. Girişlere sahip olabilir, ancak genellikle yalnızca bir dijital çıkışa (Q) sahip olabilir. Bireysel mantık geçitleri, istenen sayıda giriş ile bir mantık geçit işlevi oluşturmak veya birleşik ve sıralı tip devreler oluşturmak veya standart geçitlerden farklı mantık geçit işlevleri üretmek için birbirine bağlanabilir veya basamaklandırılabilir.
Standart olarak piyasada bulunan dijital mantık kapıları iki temel aile veya formda mevcuttur: 7400 serisi gibi Transistör-Transistör Mantığı anlamına gelen TTL ve 4000 yonga serisi Tamamlayıcı Metal-Oksit-Silikon anlamına gelen CMOS. Bu TTL veya CMOS gösterimi, daha yaygın olarak adlandırıldığı gibi, entegre devreyi (IC) veya bir “yongayı” üretmek için kullanılan mantık teknolojisini ifade eder.
Entegre Devreler veya IC’ler daha yaygın olarak adlandırıldığı gibi, içerdikleri transistör veya “kapı” sayısına göre ailelere göre gruplandırılabilir. Örneğin, basit bir AND geçidi benim sadece birkaç bireysel transistör içeriyor, daha karmaşık bir mikroişlemci binlerce bireysel transistör geçidi içerebilir. Entegre devreler, mantık kapılarının sayısına veya tek bir çip içindeki devrelerin karmaşıklığına göre aşağıdaki şekilde verilen bireysel kapıların sayısı için genel sınıflandırmaya göre sınıflandırılır:
Bütünleşik Devrelerin Sınıflandırılması
- #Küçük Ölçekli Entegrasyon veya (SSI) – AND, OR, NOT gibi tek bir pakette en fazla 10 transistör veya birkaç kapı içerir.
- #Orta Ölçekli Entegrasyon veya (MSI) – tek bir pakette 10 ila 100 transistör veya onlarca kapı arasında ve ekleyiciler, kod çözücüler, sayıcılar, flip-floplar ve çoğullayıcılar gibi dijital işlemler gerçekleştirir.
- #Büyük Ölçekli Entegrasyon veya (LSI) – 100 ila 1000 transistör veya yüzlerce kapı arasında ve G / Ç yongaları, bellek, aritmetik ve mantık birimleri gibi belirli dijital işlemleri gerçekleştirir.
- #Çok Büyük Ölçekli Entegrasyon veya (VLSI) – 1.000 ila 10.000 transistör veya binlerce kapı arasındadır ve işlemciler, büyük bellek dizileri ve programlanabilir mantık cihazları gibi hesaplamalı işlemler gerçekleştirir.
- #Süper Büyük Ölçekli Entegrasyon veya (SLSI) – tek bir pakette 10.000 ila 100.000 transistör arasında ve mikroişlemci yongaları, mikro kontrolörler, temel PIC’ler ve hesap makineleri gibi hesaplama işlemlerini gerçekleştirir.
- #Ultra Büyük Ölçekli Entegrasyon veya (ULSI) – 1 milyondan fazla transistör – bilgisayar CPU’larında, GPU’larda, video işlemcilerinde, mikro kontrol cihazlarında, FPGA’larda ve karmaşık PIC’lerde kullanılan büyük çocuklar.
“Ultra büyük ölçekli” ULSI sınıflandırması daha az kullanılsa da, Entegre Devrenin karmaşıklığını temsil eden başka bir entegrasyon seviyesi, Kısa Çip Sistemi veya (SOC) olarak bilinir. Burada, mikroişlemci, bellek, çevre birimleri, G / Ç mantığı, vb. Gibi bileşenlerin tümü, tek bir silikon parçası üzerinde üretilir ve tek bir çip içindeki bütün elektronik sistemi temsil eder ve kelimenin tam anlamıyla “entegre” kelimesini entegre devreye sokar. .
Tek bir pakette 100 milyona kadar ayrı silikon-CMOS transistör kapısı içerebilen bu komple entegre yongalar genellikle cep telefonlarında, dijital kameralarda, mikro kontrol cihazlarında, PIC’lerde ve robotik tip uygulamalarda kullanılır.
Moore Yasası
1965 yılında, Intel şirketinin ortak kurucusu Gordon Moore, yarı iletken geçit teknolojisinin gelişimi ile ilgili olarak “tek bir yongadaki transistör ve direnç sayısının her 18 ayda iki katına çıkacağını” öngördü. Gordon Moore, 1965’te ünlü yorumuna geri döndüğünde, tek bir silikon çipte veya kalıpta yaklaşık 60 bireysel transistör kapısı vardı.
Dünyanın 1971’deki ilk mikroişlemcisi, 4 bitlik bir veri yoluna sahip olan ve yaklaşık 600kHz’de çalışan tek bir yongada yaklaşık 2.300 transistör içeren Intel 4004’tür. Bugün, Intel Corporation, neredeyse 4GHz’de çalışan yeni Dört çekirdekli i7-2700K Sandy Bridge 64-bit mikroişlemci yongasına şaşırtıcı bir şekilde 1.2 Milyar bireysel transistör kapısı yerleştirdi ve daha yeni mikroişlemciler olarak talaşlı transistör sayısı hala artıyor ve mikro kontrolörler geliştirilmiştir.
Sayısal Mantık Durumları
Dijital Mantık Kapısı, tüm dijital elektronik devrelerin ve mikroişlemci tabanlı sistemlerin üretildiği temel yapı bloğudur. Temel dijital mantık kapıları, ikili sayılar üzerinde AND, OR ve NOT mantıksal işlemlerini gerçekleştirir.
Dijital mantık tasarımında sadece iki voltaj seviyesine veya durumuna izin verilir ve bu durumlar genel olarak Mantık “1” ve Mantık “0” veya YÜKSEK ve DÜŞÜK veya DOĞRU ve YANLIŞ olarak adlandırılır. Bu iki durum Boolean Cebirinde ve standart doğruluk tablolarında sırasıyla “1” ve “0” sayıları ile temsil edilir.
Dijital duruma iyi bir örnek basit bir ışık anahtarıdır. Anahtar, “AÇIK” veya “KAPALI” olabilir, bir durum veya diğeri olabilir, ancak her ikisi de aynı anda olmayabilir. O zaman bu çeşitli dijital devletler arasındaki ilişkiyi şöyle özetleyebiliriz: