البداية في التصميم المنطقي

بسم الله الرحمن الرحيم 

أﺻـــﺑﺣﻧﺎ اﻟﻳـــوم ﻓـــﻲ ﻋـــﺻر اﻷﻧظﻣـــﺔ اﻟرﻗﻣﻳـــﺔ واﻟـــذي ﺗﻣﻳـــز ﺑـــﺎﻟطﺑﻊ ﺑـــﺳﻳطرة اﻟـــداارت اﻟﻣﻧطﻘﻳــﺔ ﻋﻠــﻰ ﻣﻌظــم اﻟﻧــﺷﺎطﺎت  

اﻟﺗــﻲ ﺗؤدﻳﻬــﺎ اﻷﻧظﻣــﺔ اﻟرﻗﻣﻳــﺔ ﻣﺛــﻝ اﻟﺣﺎﺳــﺑﺎت ـ أﺟﻬــزة ﻣﻌﺎﻟﺟﺔ اﻟﺑﻳﺎﻧﺎت ـ أﺟﻬزة اﻟﻘﻳﺎس ـ أﻧظﻣﺔ اﻻﺗﺻﺎﻻت اﻟرﻗﻣﻳـﺔ، ﻓﻛﺎﻓـﺔ ﻫـذﻩ اﻷﻧظﻣـﺔ اﻟرﻗﻣﻳـﺔ ﺗﺣﺗـوي ﻋﻠـﻰ ﻣﺟﻣوﻋـﺔ ﻣــن اﻟـدواﺋر اﻟﻣﻧطﻘﻳـﺔ اﻟﺗـﻲ ﺗــؤدي ﺑﻌـض اﻟﻌﻣﻠﻳـﺎت اﻷﺳﺎﺳـﻳﺔ واﻟﺗــﻲ ﻳﺗﻛرر ﺗﻧﻔﻳذﻫﺎ ﻛﺛﻳراً وﺑﺳرﻋﺔ ﻛﺑﻳرة ﺟدا .

 وﻫذﻩ اﻟﻌﻣﻠﻳﺎت اﻷﺳﺎﺳﻳﺔ ﻫﻲ ﻓـﻲ اﻟواﻗـﻊ ﻣﺟﻣوﻋـﺔ ﻣن اﻟﻌﻣﻠﻳﺎت اﻟﻣﻧطﻘﻳﺔ، وﻟـذﻟك ﺗـﺳﻣﻰ اﻟـدواﺋر اﻟﺑـﺳﻳطﺔ اﻟﺗـﻲ ﺗﻘـوم ﺑﻬـذﻩ اﻟﻌﻣﻠﻳـﺎت

 ﺑﺎﻟـدواﺋر أو ﺑﺎﻟﺑواﺑﺎت اﻟﻣﻧطﻘﻳﺔ.  وﻫذﻩ اﻟﺑواﺑﺎت اﻟﻣﻧطﻘﻳﺔ ﺗﻣﺛﻝ ﺣﺟر اﻷﺳﺎس ﻟﺑﻧﺎء أي داﺋرة ﻣﻧطﻘﻳﺔ وﻣن ﺛم أي ﻧظﺎم رﻗﻣﻲ أو ﻣﻧطﻘـﻲ،

 وﺣﻳــث إن ﻛﻠﻣــﺔ ﻣﻧطــق ﺗرﻣــز إﻟـﻰ"عملية صنع القرار  " ﻟــذا ﻓــﺈن ﺑواﺑــﺔ اﻟﻣﻧطق ﻫﻲ اﻟﺑواﺑﺔ اﻟﺗﻲ ﺗﻌطﻲ ﺧرج  ﻓﻘط 

ﻋﻧدﻣﺎ ﺗﺗﺣﻘق ﺷروط ﻣﻌﻳﻧﺔ ﻋﻠﻰ ﻣـدﺧﻼت ﻫـذﻩ اﻟﺑواﺑﺔ . 

 وﺳــوف ﻧﺗﻧــﺎوﻝ ﻓــﻲ ﻫــذا اﻟﺑﺣــث اﻟﻣﺑــﺳط دارﺳــﺔ اﻷﻧــواع اﻟﻣﺧﺗﻠﻔــﺔ ﻟﻠﺑواﺑــﺎت اﻟﻣﻧطﻘﻳــﺔ  وﺳﻧﺑدأ ﺑﺎﻟﺑواﺑﺎت اﻷﺳـﺎﺳﻳﺔ وﻫـﻲ 

( ﺑواﺑـﺔ OR  ، وﺑواﺑـﺔ  NOT  ، وﺑواﺑـﺔ AND ،  أو اﻟﻌـــاﻛس INVERTER ) .

 وﻣن ﺧﻼﻝ اﻟﺗرﻛﻳﺑﺎت اﻟﺑﺳﻳطﺔ ﻟﻬذﻩ اﻟﺑواﺑﺎت اﻟﺛﻼث ﻳﻣﻛﻧﻧﺎ اﻟﺣـﺻوﻝ ﻋﻠــﻰ ﺑــﺎﻗﻲ أﻧــواع اﻟﺑواﺑــﺎت اﻷﺧــرى، 

ﺛــم ﻧﻘــوم ﺑﻌــد ذﻟــك ﺑدارﺳــﺔ ﻛﻳﻔﻳــﺔ ﺗﺟﻣﻳــﻊ ﻫــذﻩ اﻟﺑواﺑــﺎت ﻟﺗﻣﺛﻳﻝ دواﺋر ﻣﻧطﻘﻳﺔ ﺑﺳﻳطﺔ. 

اولاً :

ﻣﺳﺗوﻳﺎت اﻹﺷﺎرة اﻟﻣﻧطﻘﻳﺔ  :

  

ﺑداﻳـــﺔ وﻗﺑـــﻝ اﻟـــﺷروع ﻓـــﻲ دارﺳـــﺔ اﻟﺑواﺑـــﺎت اﻟﻣﻧطﻘﻳـــﺔ ﻳﺟـــب أﺧـــذ ﻓﻛـــرة ﻣﺑـــﺳطﺔ ﻋـــن اﻟﻣــﺳﺗوﻳﺎت اﻟﺗــﻲ ﺗﻌﻣــﻝ ﻋﻠﻳﻬــﺎ ﻫــذﻩ اﻟﺑواﺑــﺎت .

واﻟﻣﻧطــق اﻟــذي ﻳﺗﺑــﻊ ذﻟــك  وﺗﻌﻣــﻝ اﻟﺑواﺑــﺎت اﻟﻣﻧطﻘﻳﺔ ﻋﻠﻰ اﻟـﺳﻣﺎح ﺑﻣـرور اﻟﺑﻳﺎﻧـﺎت أو ﻋـدم ﻣرورﻫـﺎ.

وﻋﻧـد ﺳـﻣﺎﺣﻬﺎ ﻟﻠﺑﻳﺎﻧـﺎت ﺑـﺎﻟﻣرور ﻳﻣﻛن أن ﻳﻘﺎس ﻛﺟﻬد ﺧرج ﻟﻬﺎ وﻛذﻟك ﻋﻧد ﻣﻧﻌﻬﺎ . 

أي أن ﻟﻬﺎ ﻣـﺳﺗوﻳﺎن ﻣـن ﺟﻬـد اﻟﺧـرج، وﺑﺎﻟطﺑﻊ ﻓﺈن ﺟﻬد اﻟﺧرج ﻋﻧـد اﻟـﺳﻣﺎح ﺑﻣـرور اﻟﺑﻳﺎﻧـﺎت ﻳﺧﺗﻠـف ﻋـن ﺟﻬـد اﻟﺧـرج ﻋﻧـد ﻣﻧـﻊ ﻣرورﻫﺎ، وﻫذان اﻟﻣﺳﺗوﻳﺎن ﻟﻠﺧرج  ﻳﻧﺎﺳﺑﺎن ﺗﻣﺎﻣﺎ ﻧظﺎم اﻷﻋداد اﻟﺛﻧﺎﺋﻳﺔ

 وﻋﻠﻰ ذﻟك إذا ﻛﺎن ﺟﻬد اﻟﺧرج ﻋﺎﻟﻳﺎ ( HIGH ) ﻓﺈﻧﻪ ﻳﻘﺎﺑﻝ المستوى ( 1 ) اﻟﺛﻧﺎﺋﻲ، 

واذا ﻛﺎن ﻣنخفظاً ( LOW ) ﻓﺈﻧﻪ ﻳﻘﺎﺑـﻝ اﻟﻣـﺳﺗوى ( 0 )اﻟﺛﻧـﺎﺋﻲ، 

وﺑﺗﻌﺑﻳـر آﺧـر ﻋﻧـدﻣﺎ ﻳﻛـون ﺟﻬـد اﻟﺧـرج ﻳﻘﺎﺑـﻝ اﻟﻣـﺳﺗوى  ( 1 ) اﻟﺛﻧـــﺎﺋﻲ ﻓﺈﻧـــﻪ ﻳﻘـــﺎﻝ أن اﻟﺧـــرج ﺣﻘﻳﻘـــﻲ  ،( TRUE ) 

وﻋﻧـــدﻣﺎ ﻳﻛـــون ﺟﻬـــد اﻟﺧـــرج ﻳﻘﺎﺑـــﻝ اﻟمـﺳﺗوى ( 0 ) اﻟﺛﻧﺎﺋﻲ ﻓﻳﻘـﺎﻝ أن اﻟﺧـرج زائف ( FALSE ) .

وﻫﻧﺎك ﻧوﻋﺎن ﻣن اﻟﻣﻧطـق، ﻳـﺳﻣﻰ أﺣـدﻫم ﺑـﺎﻟﻣﻧطق اﻟﻣوﺟـب  (Negative Logic) واﻵﺧــر ﺑــﺎﻟﻣﻧطق اﻟــﺳﺎﻟب( Positive logic) ﻓــﺈذا ﻛــﺎن ﻣــﺳﺗوى إﺷــﺎرة ﺧــرج اﻟﺑواﺑــﺔ  اﻟذي ﻳﻘﺎﺑﻝ اﻟﻣﺳﺗوى ( 1 ) اﻟﺛﻧﺎﺋﻲ أﻛﺛر إﻳﺟﺎﺑﻳﺔ ﻣن اﻟﻣـﺳﺗوى ( 0) اﻟﺛﻧـﺎﺋﻲ، ﻳﻘـﺎﻝ أن اﻟﺑواﺑـﺔ ﺗﻌﻣﻝ ﻋﻠﻰ ﻣﻧطق ﻣوﺟـب، أﻣـﺎ إذا ﻛـﺎن اﻟﻣـﺳﺗوى ( 0 )اﻟﺛﻧـﺎﺋﻲ أﻛﺛـر إﻳﺟﺎﺑﻳـﺔ 

ﻣـن اﻟﻣـﺳﺗوى ( 1 ) اﻟﺛﻧﺎﺋﻲ ﻓﻳﻘﺎﻝ أن اﻟﺑواﺑﺔ ﺗﻌﻣﻝ ﻋﻠﻰ ﻣﻧطق سالب .