مقدمة

البوابات المنطقية هي دوائر إلكترونية تُستخدم لتنفيذ العمليات المنطقية على المدخلات الثنائية (0 و1) وإنتاج مخرجات ثنائية بناءً على تلك العمليات. تُعتبر البوابات المنطقية أساس تصميم الدوائر الرقمية والمعالجات في أجهزة الحاسوب والأنظمة الإلكترونية. تُستخدم البوابات المنطقية في بناء المعالجات، الذاكرة، وحدات الإدخال والإخراج، والعديد من التطبيقات الأخرى في الإلكترونيات الرقمية.

تعريف البوابات المنطقية

البوابة المنطقية هي دائرة إلكترونية تحتوي على مدخل واحد أو عدة مداخل ومخرج واحد، حيث تقوم بعملية منطقية على المدخلات وتنتج المخرج المطلوب. تُستخدم هذه البوابات في بناء معالجات الأجهزة الإلكترونية والحواسيب. المنطق المستخدم غالبًا هو المنطق البولياني (Boolean logic)، وهو المنطق الذي يعمل في الدوائر الرقمية.

أنواع البوابات المنطقية

البوابات المنطقية الأساسية

بوابة AND

بوابة AND تُسمّى “وَ”، وتضمّ مدخلَين ومخرجًا واحدًا. تُعطي بوابة AND مخرجًا قيمته 1 فقط عندما تكون قيمة المدخلَين 1.

بوابة OR

بوابة OR تُسمّى “أو”، وتضمّ مدخلَين ومخرجًا واحدًا. تُعطي بوابة OR مخرجًا قيمته 1 عندما تكون قيمة أحد المدخلَين أو كلاهما 1.

بوابة NOT

بوابة NOT تُسمّى العاكِس، وتضمّ مدخلاً واحدًا ومخرجًا واحدًا. تُعطي بوابة NOT نتيجة مُعاكسة للمدخل، حيث تُعطي مخرجًا قيمته 1 عندما تكون قيمة المدخل 0، وتُعطي مخرجًا قيمته 0 عندما تكون قيمة المدخل 1.

البوابات المنطقية المشتقة

بوابة NAND

بوابة NAND هي بوابة NOT متبوعة ببوابة AND. تُعطي بوابة NAND مخرجًا قيمته 0 فقط عندما تكون قيمة المدخلَين 1.

بوابة NOR

بوابة NOR هي بوابة NOT متبوعة ببوابة OR. تُعطي بوابة NOR مخرجًا قيمته 1 فقط عندما تكون قيمة المدخلَين 0.

بوابة XOR

بوابة XOR تُسمّى “أو الحصرية”، وتضمّ مدخلَين ومخرجًا واحدًا. تُعطي بوابة XOR مخرجًا قيمته 1 فقط عندما تكون قيمة المدخلَين مختلفة.

بوابة XNOR

بوابة XNOR هي بوابة NOT متبوعة ببوابة XOR. تُعطي بوابة XNOR مخرجًا قيمته 1 فقط عندما تكون قيمة المدخلَين متساوية.

استخدامات البوابات المنطقية

 بناء المعالجات

تُستخدم البوابات المنطقية في بناء المعالجات التي تُعتبر العقل المدبر لأجهزة الحاسوب. تُستخدم البوابات المنطقية لتنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية داخل المعالج.

بناء الذاكرة

تُستخدم البوابات المنطقية في بناء وحدات الذاكرة التي تُستخدم لتخزين البيانات في أجهزة الحاسوب. تُستخدم البوابات المنطقية لتنفيذ العمليات اللازمة لقراءة وكتابة البيانات في الذاكرة.

بناء وحدات الإدخال والإخراج

تُستخدم البوابات المنطقية في بناء وحدات الإدخال والإخراج التي تُستخدم للتفاعل مع أجهزة الحاسوب. تُستخدم البوابات المنطقية لتنفيذ العمليات اللازمة لنقل البيانات بين الحاسوب والأجهزة الخارجية.

بناء الدوائر الرقمية

تُستخدم البوابات المنطقية في بناء الدوائر الرقمية التي تُستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل الإلكترونيات الرقمية، الاتصالات، والتحكم الصناعي.

خاتمة

البوابات المنطقية هي دوائر إلكترونية تُستخدم لتنفيذ العمليات المنطقية على المدخلات الثنائية (0 و1) وإنتاج مخرجات ثنائية بناءً على تلك العمليات. تُعتبر البوابات المنطقية أساس تصميم الدوائر الرقمية والمعالجات في أجهزة الحاسوب والأنظمة الإلكترونية. من خلال فهم أنواع البوابات المنطقية واستخداماتها، يمكننا تحسين قدرتنا على تصميم وتطوير أجهزة أكثر كفاءة وفعالية.