ด้านที่ 04
ตรรกะดิจิทัล
เลข 1 เลข 0 และการตัดสินใจภายในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง
ตรรกะดิจิทัลคือภาษาของคอมพิวเตอร์ เกตง่าย ๆ ที่ตอบได้แค่ใช่หรือไม่ใช่ สามารถนำมารวมกันเป็นอุปกรณ์ที่นับ จดจำ และตัดสินใจได้
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- สัญญาณไบนารีคืออะไร: 1 และ 0 เปิดและปิด
- เกต AND, OR และ NOT ทำงานอย่างไร
- จะอ่านและสร้างตารางค่าความจริงได้อย่างไร
- เกตรวมกันเป็นวงจรที่นับและจดจำได้อย่างไร
ตัวอย่างการทดลอง
-
ใช้สวิตช์สองตัวกับเกต AND เพื่อทำไฟที่จะติดก็ต่อเมื่อกดทั้งสองปุ่ม
-
สร้างวงจรที่เปิดหลอดไฟเมื่อประตูบานใดบานหนึ่งในสองบานเปิดออก
-
นำเกตมารวมกันเพื่อบวกเลขฐานสอง 2 จำนวน
สิ่งที่คุณสร้างได้
-
กุญแจล็อกที่มีรหัสลับ
-
ตัวนับเลขฐานสอง
-
ตัวควบคุมไฟจราจรอย่างง่าย
ตัวอย่างเหล่านี้แสดงลักษณะงานในด้านนี้ บทเรียนที่เผยแพร่จริงอาจแตกต่างออกไป
ลองใช้แบบจำลองเล็ก ๆ
แบบจำลองเล็ก ๆ เหล่านี้ทำงานในเบราว์เซอร์ของคุณโดยตรง และยังทำงานต่อได้แม้ออฟไลน์เมื่อโหลดหน้าเว็บเสร็จแล้ว แบบจำลองเหล่านี้เป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ใช่เอนจินการจำลองของ MEKALUMI
ลอจิกเกต
เปิดหรือปิดอินพุต แล้วเลือกเกต หลอดไฟจะแสดงเอาต์พุต
- เอาต์พุต
- หลอดไฟดับ (0)
AND: หลอดไฟจะติดก็ต่อเมื่อ A และ B เป็น 1 ทั้งคู่
| A | B | เอาต์พุต |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
ลอจิกเกตทำงานตามกฎที่แน่นอน แบบจำลองนี้จึงทำงานเหมือนตรรกะดิจิทัลจริง
สิ่งที่การจำลองทำให้ง่ายลง
- ในบทเรียนส่วนใหญ่ สัญญาณจะเปลี่ยนทันที ขณะที่ชิปจริงต้องใช้เวลาเล็กน้อย
- รายละเอียดทางไฟฟ้า เช่น การใช้พลังงานและสัญญาณรบกวน มักถูกตัดออกไป
การจำลองทุกแบบล้วนทำให้ความเป็นจริงง่ายลง การรู้ว่าง่ายลงอย่างไรก็เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้วิศวกรรม
เชื่อมโยงกับวิชาในโรงเรียน
คณิตศาสตร์ (เลขฐานสอง) วิทยาการคอมพิวเตอร์ อิเล็กทรอนิกส์
ความเชื่อมโยงกับด้านอื่น
ตรรกะดิจิทัลเชื่อมโยงวงจรไฟฟ้าเข้ากับระบบอัตโนมัติ การเขียนโปรแกรม และวิทยาการหุ่นยนต์
น่ารู้
คอมพิวเตอร์และโทรศัพท์ทุกเครื่องมีสวิตช์จิ๋วนับพันล้านตัวที่ทำงานเหมือนลอจิกเกต