Информатика · 8 класс2 четвертьТема 4ГОСО РК 2026Базовый

Логические элементы и схемотехника: вентили AND, OR, NOT

Логические вентили (AND, OR, NOT, XOR), схемотехнические обозначения по ГОСТ и ANSI, полусумматор и триггеры.

Время изучения~60 минтеория + практика
Разделы темы4 разд.пошаговый разбор
Тест темы2 вопр.с мгновенным ответом
СОР / СОЧ2 четвертьдескрипторы ГОСО

Все современные процессоры и интегральные микросхемы компьютера состоят из миллиардов миниатюрных кремниевых транзисторов, соединенных в элементарные электронные схемы — логические элементы (вентили / логические затворы).

Логический элемент (вентиль) — это электронная схема, реализующая одну из базовых логических операций булевой алгебры.

Физический принцип работы: на входные контакты логического элемента подаются электрические потенциалы (напряжения):

• Высокий уровень напряжения (например, +3.3 В или +5 В) соответствует логической единице (1 / Истина);

• Низкий уровень напряжения (около 0 В, «земля») соответствует логическому нулю (0 / Ложь).

Элемент мгновенно производит логическое преобразование и выдает на выходной контакт результирующий сигнал (0 В или +5 В).

Базовые логические вентили: NOT, AND, OR

Анимированная модель
Базовые логические вентили цифровой схемотехникиКонъюнкция: AND (И)A=1B=1&Y = A · B = 1Дизъюнкция: OR (ИЛИ)A=1B=0≥1Y = A + B = 1Инверсия: NOT (НЕ)A=11Y = ¬A = 0Исключающее ИЛИ: XORA=1B=1=1Y = A ⊕ B = 0
Графические обозначения логических элементов по ГОСТ и соответствующие таблицы состояний.
Схемотехника

Логический вентиль

Базовый кирпичик процессора, выполняющий элементарную логическую функцию над электрическими сигналами.
Физика ЭВМ

Транзистор

Электронный ключ, пропускающий или запирающий ток под действием управляющего напряжения.

Три основных элемента цифровой логики:

1. Элемент НЕ (Инвертор / NOT):

Имеет один вход и один выход. Если на входе 1, на выходе 0; если на входе 0, на выходе 1. Обозначается прямоугольником с кружочком инверсии на выходе (ГОСТ) или треугольником с кружком (ANSI);

2. Элемент И (Конъюнктор / AND):

Имеет два (или более) входа и один выход. Сигнал 1 появляется на выходе ТОЛЬКО тогда, когда на всех входах одновременно присутствуют единицы (1 и 1). Обозначается знаком «&» внутри прямоугольника;

3. Элемент ИЛИ (Дизъюнктор / OR):

Имеет два (или более) входа и один выход. Сигнал 1 появляется на выходе, если хотя бы на одном из входов есть единица. Обозначается знаком «1» внутри прямоугольника.

Вентиль

Инвертор (NOT)

Одноконтактный инвертирующий элемент, меняющий уровень сигнала на противоположный.
Вентиль

Конъюнктор (&)

Двухвходовой вентиль И, реализующий логическое умножение сигналов.

Особое значение в процессорах имеет логический элемент «Исключающее ИЛИ» (XOR / сложение по модулю 2, обозначается ⊕\oplus):

• Выдает 1, если сигналы на входах РАЗЛИЧАЮТСЯ (0 и 1 или 1 и 0);

• Выдает 0, если сигналы на входах ОДИНАКОВЫ (0 и 0 или 1 и 1).

Полусумматор (Half Adder) — простейшая комбинационная схема, производящая сложение двух одноразрядных двоичных чисел A и B:

• Сумма разряда (Sum) формируется элементом XOR: S=A⊕BS = A \oplus B;

• Бит переноса в старший разряд (Carry) формируется элементом AND: C=A∧BC = A \land B.

Объединяя сотни таких сумматоров, инженеры получают 64-разрядное АЛУ процессора, способное складывать гигантские числа за один такт.

Схема

Полусумматор

Электронная ячейка из двух вентилей (XOR + AND), реализующая двоичное сложение.
Вентиль

XOR (Исключающее ИЛИ)

Вентиль обнаружения различий сигналов (сложение по модулю 2).
Уравнения полусумматора
S=A⊕B,C=A∧BS = A \oplus B, \quad C = A \land B
S — бит суммы в текущем разряде, C — бит переноса в старший разряд.

Чтобы определить сигнал на выходе произвольной логической схемы по сигналам на ее входах, производят пошаговый анализ схемы слева направо:

1. Определить логические функции каждого вентиля первого каскада;

2. Вычислить промежуточные сигналы на выходах вентилей первого каскада;

3. Подать полученные значения на входы вентилей следующего каскада;

4. Найти итоговый сигнал на выходе схемы.

Шаг 1
Разметка схемы
Подписать заданные входные значения (например, A = 1, B = 0).
Шаг 2
Вычисление промежуточных точек
Найти сигнал после инвертора: ¬B = 1.
Шаг 3
Расчет выхода
Подать A=1 и ¬B=1 на элемент AND: 1 ∧ 1 = 1 на выходе схемы.
Ваш прогресс по теме25%
Шпаргалка формул8 класс
Развернутая форма записи числа в позиционной СС:
Aq=∑k=−mn−1ak⋅qkA_q = \sum_{k=-m}^{n-1} a_k \cdot q^k[число]
Количество строк в таблице истинности:
M=2nM = 2^n[строк]
Законы де Моргана (инверсия конъюнкции и дизъюнкции):
A∧B‾=A‾∨B‾,A∨B‾=A‾∧B‾\overline{A \land B} = \overline{A} \lor \overline{B}, \quad \overline{A \lor B} = \overline{A} \land \overline{B}[булева алгебра]
Закон двойного отрицания и поглощения:
A‾‾=A,A∨(A∧B)=A,A∧(A∨B)=A\overline{\overline{A}} = A, \quad A \lor (A \land B) = A, \quad A \land (A \lor B) = A[булева алгебра]
Следующая тема

Цикл for и функция range() в Python

Перейти к теме →