Būla algebrā, uz kuras balstās visas digitālās tehnoloģijas, elektroniskajiem elementiem ir jāveic vairākas konkrētas darbības. Tas ir tā sauktais loģiskais pamats. Šeit ir trīs galvenie soļi:

VAI - loģisks papildinājums ( disjunkcija) - VAI;

UN - loģiskā reizināšana ( savienojums) - UN;

NAV — loģisks noliegums ( inversija) - NAV.

Par pamatu ņemsim pozitīvo loģiku, kur augstais līmenis būs “1”, bet zemais – kā “0”. Lai būtu vieglāk redzēt, kā tiek veiktas loģiskās darbības, katrai loģiskajai funkcijai ir patiesības tabulas. Nav grūti uzreiz saprast, ka loģisko funkciju "un" un "vai" ieviešana nozīmē vismaz divus ieejas signālus, bet to var būt vairāk.

Loģiskais elements I.

Attēlā parādīta elementa patiesības tabula " UN"ar divām ieejām. Skaidri redzams, ka elementa izejā parādās loģiskais tikai tad, ja pirmajā ieejā ir viens Un otrajā. Pārējos trīs gadījumos izvade būs nulles.

Ievade X1	Ievade X2	Izvade Y
0	0	0
1	0	0
0	1	0
1	1	1

Ieslēgts ķēdes shēmas Loģiskais elements "UN" ir apzīmēts šādi.

Ārzemju diagrammās elementa apzīmējumam “I” ir atšķirīga kontūra. To sauc īsi UN.

VAI vārti.

Elements " VAI"Ar divām ieejām tas darbojas nedaudz savādāk. Pietiek ar loģisku pie pirmās ievades vai otrajam būs loģisks izvads. Divas vienības arī dos vienu kā izvadi.

Ievade X1	Ievade X2	Izvade Y
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	1

Diagrammās elements “OR” ir attēlots šādi.

Ārzemju diagrammās tas ir attēlots nedaudz savādāk un tiek saukts par elementu VAI.

Loģiskais elements NAV.

Elements, kas veic inversijas funkciju " NAV"ir viena ieeja un viena izeja. Tas maina signāla līmeni. Zems potenciāls pie ieejas nodrošina augstu potenciālu pie izejas un otrādi.

Ievade X	Izvade Y
0	1
1	0

Šādi tas ir parādīts diagrammās.

Ārvalstu dokumentācijā elements “NOT” ir attēlots šādi. To sauc īsumā NAV.

Visus šos elementus integrālajās shēmās var apvienot dažādās kombinācijās. Šie ir elementi: AND-NOT, OR-NOT un sarežģītākas konfigurācijas. Ir pienācis laiks runāt arī par viņiem.

Loģiskais elements 2UN-NOT.

Apskatīsim vairākus reālus loģikas elementus, izmantojot tranzistora-tranzistora loģikas (TTL) sērijas K155 piemēru ar zemu integrācijas pakāpi. Attēlā redzama savulaik ļoti populārā mikroshēma K155LA3, kurā ir četri neatkarīgi elementi 2I - NĒ. Starp citu, ar tās palīdzību uz mikroshēmas var salikt vienkāršu bāku.

Skaitlis vienmēr norāda loģiskā elementa ieeju skaitu. Šajā gadījumā tas ir divu ieeju “UN” elements, kura izejas signāls ir apgriezts. Apgriezts, kas nozīmē, ka "0" pārvēršas par "1" un "1" pārvēršas par "0". Pievērsīsim uzmanību aplis uz izejām ir inversijas simbols. Tajā pašā sērijā ir elementi 3I-NOT, 4I-NOT, kas nozīmē “UN” elementi ar atšķirīgu ieeju skaitu (3, 4 utt.).

Kā jau jūs saprotat, viens elements 2I-NOT ir attēlots šādi.

Būtībā šis ir divu kombinētu elementu vienkāršots attēls: elementa 2I un elementa NOT izvadē.

Ārvalstu apzīmējums elementam UN-NOT (šajā gadījumā 2I-NOT). Zvanīja NAND.

Patiesības tabula elementam 2I-NOT.

Ievade X1	Ievade X2	Izvade Y
0	0	1
1	0	1
0	1	1
1	1	0

Elementa 2I - NOT patiesības tabulā mēs redzam, ka, pateicoties invertoram, mēs iegūstam attēlu, kas ir pretējs elementam “I”. Pretstatā trim nullēm un vienam, mums ir trīs vieninieki un nulle. Elementu AND - NOT bieži sauc par Schaeffer elementu.

Loģiskais elements 2OR-NOT.

Loģiskais elements 2VAI - NĒ K155 sērijā pārstāvēta ar 155LE1 mikroshēmu. Tas satur četrus neatkarīgus elementus vienā korpusā. Patiesības tabula arī atšķiras no "OR" shēmas izejas signāla invertēšanas izmantošanā.

Patiesības tabula 2OR-NOT loģikas vārtiem.

Ievade X1	Ievade X2	Izvade Y
0	0	1
1	0	0
0	1	0
1	1	0

Attēls diagrammā.

Svešā veidā tas ir attēlots šādi. Sauc kā NOR.

Mums ir tikai viens augsts potenciāls izejā, jo abām ieejām vienlaikus tiek piemērots zems potenciāls. Šeit, tāpat kā jebkurā citā ķēdes shēmā, aplis pie izejas nozīmē signāla apgriešanu. Tā kā shēmas AND - NOT un OR - NOT tiek atrastas ļoti bieži, katrai funkcijai ir sava simbols. Funkcija UN - NOT ir apzīmēta ar ikonu " & ", un funkcija VAI NAV atzīmēta" 1 ".

Atsevišķam invertoram patiesības tabula jau ir dota iepriekš. Var piebilst, ka invertoru skaits vienā korpusā var sasniegt sešus.

Loģiskais elements "ekskluzīvs VAI".

Starp loģiskajiem pamatelementiem ir ierasts iekļaut elementu, kas īsteno “ekskluzīvo VAI” funkciju. Pretējā gadījumā šo funkciju sauc par “neekvivalenci”.

Augsts izejas potenciāls rodas tikai tad, ja ieejas signāli ir nevienlīdzīgi. Tas ir, vienai no ievadēm ir jābūt vienam, bet otrai jābūt nullei. Ja loģiskā elementa izejā ir invertors, tad tiek veikta pretēja funkcija - “ekvivalence”. Augsts izejas potenciāls parādīsies, ja signāli abās ieejās ir vienādi.

Patiesības tabula.

Ievade X1	Ievade X2	Izvade Y
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	0

Šie loģiskie elementi atrod savu pielietojumu papildinātājos. "Ekskluzīvs VAI" ir attēlots diagrammās ar vienādības zīmi pirms vienības " =1 ".

Ārzemju stilā tiek saukts “ekskluzīvs VAI”. XOR un diagrammās viņi to uzzīmē šādi.

Papildus iepriekš minētajiem loģiskajiem elementiem, kas ļoti bieži veic loģiskās pamatfunkcijas, tiek izmantoti elementi, kas apvienoti dažādās kombinācijās. Piemēram, K555LR4. To ļoti nopietni sauc par 2-4AND-2OR-NOT.

Tā patiesības tabula nav dota, jo mikroshēma nav loģisks pamata elements. Šādas mikroshēmas veic īpašas funkcijas un ir daudz sarežģītākas nekā dotajā piemērā. Loģiskā bāze ietver arī vienkāršus elementus “UN” un “OR”. Bet tos izmanto daudz retāk. Var rasties jautājums, kāpēc šo loģiku sauc par tranzistoru-tranzistoru loģiku.

Ja atsauces literatūrā meklējat diagrammu, piemēram, elementam 2I - NE no mikroshēmas K155LA3, tad tur var redzēt vairākus tranzistorus un rezistorus. Faktiski šajās mikroshēmās nav rezistoru vai diožu. Uz silīcija kristāla caur trafaretu tiek izsmidzināti tikai tranzistori, bet rezistoru un diožu funkcijas pilda tranzistoru emiteru savienojumi. Turklāt vairāku emiteru tranzistori tiek plaši izmantoti TTL loģikā. Piemēram, elementa 4I ieejā ir četru izstarotājs

Elektrisko ķēdi, kas paredzēta, lai veiktu kādu loģisku darbību ar ievades datiem, sauc par loģisko elementu. Ievades dati šeit tiek attēloti dažādu līmeņu spriegumu veidā, un loģiskās darbības rezultāts izejā tiek iegūts arī noteikta līmeņa sprieguma veidā.

Šajā gadījumā tiek piegādāti operandi - loģiskā elementa ieejā tiek saņemti signāli augsta vai zema līmeņa sprieguma veidā, kas būtībā kalpo kā ievades dati. Tādējādi augsta līmeņa spriegums - loģiskais 1 - norāda operanda patieso vērtību, bet zema līmeņa spriegums 0 - nepatiesu vērtību. 1 — PATIESI, 0 — NEPAREIZI.

Loģiskais elements- elements, kas realizē noteiktas loģiskas attiecības starp ieejas un izejas signāliem. Loģiskos vārtus parasti izmanto, lai izveidotu loģiskās shēmas datori, diskrētās automātiskās uzraudzības un vadības ķēdes. Visu veidu loģiskiem elementiem, neatkarīgi no to fiziskā rakstura, ir raksturīgas diskrētas ieejas un izejas signālu vērtības.

Loģiskajiem elementiem ir viena vai vairākas ieejas un viena vai divas (parasti apgrieztas viena otrai) izejas. Loģisko elementu izejas signālu “nulles” un “vieninieku” vērtības nosaka loģiskā funkcija, ko elements veic, un ieejas signālu “nulles” un “vieninieku” vērtības, kas tiek atskaņotas. neatkarīgo mainīgo lomu. Ir elementāras loģiskās funkcijas, no kurām var izveidot jebkuru sarežģītu loģisko funkciju.

Atkarībā no elementu ķēdes konstrukcijas, no tā elektriskie parametri, Ieejas un izejas loģiskajiem līmeņiem (augstiem un zemiem sprieguma līmeņiem) ir vienādas vērtības augstajam un zemajam (patiesajam un nepatiesajam) stāvoklim.

Tradicionāli loģiskie elementi tiek ražoti īpašu radio komponentu veidā - integrālās shēmas. Loģiskās darbības, piemēram, konjunkcija, disjunkcija, noliegums un moduļu pievienošana (UN, VAI, NOT, XOR) ir pamata darbības, kas tiek veiktas ar galvenajiem loģisko vārtu veidiem. Tālāk aplūkosim katru no šiem loģikas elementu veidiem tuvāk.

Loģiskais elements "UN" - savienojums, loģiskā reizināšana, UN

“UN” ir loģisks elements, kas ievades datiem veic savienošanas vai loģiskās reizināšanas darbību. Šim elementam var būt no 2 līdz 8 (izplatītākie ražošanā ir “UN” elementi ar 2, 3, 4 un 8 ievadiem) ievades un viena izeja.

Attēlā parādīti loģisko elementu simboli “UN” ar dažādu ieeju skaitu. Tekstā loģiskais elements “UN” ar noteiktu ieeju skaitu tiek apzīmēts kā “2I”, “4I” utt. - “UN” elements ar divām ieejām, ar četrām ievadēm utt.

Elementa 2I patiesības tabula parāda, ka elementa izvade būs loģiska tikai tad, ja loģiskie vienlaicīgi atrodas pirmajā ieejā UN otrajā ieejā. Atlikušajos trīs iespējamajos gadījumos izvade būs nulle.

Rietumu diagrammās I elementa ikonai ir taisna līnija ieejā un noapaļota līnija pie izejas. Iekšzemes diagrammās - taisnstūris ar simbolu “&”.

Loģiskais elements "OR" - disjunkcija, loģiskā saskaitīšana, VAI

“OR” ir loģisks elements, kas ievades datiem veic disjunkcijas vai loģiskās pievienošanas darbību. Tas, tāpat kā “I” elements, ir pieejams ar divām, trim, četrām utt. ieejām un vienu izeju. Loģisko elementu simboli "OR" ar dažādu ieeju skaitu ir parādīti attēlā. Šie elementi ir apzīmēti šādi: 2OR, 3OR, 4OR utt.

Elementa “2OR” patiesības tabula parāda, ka, lai izejā parādītos loģiskais, pietiek ar to, ka loģiskais atrodas pirmajā ieejā VAI otrajā ieejā. Ja pie divām ieejām vienlaikus ir loģiskie, arī izvade būs viena.

Rietumu diagrammās elementa “OR” ikonai ir noapaļota ievade un noapaļota, smaila izvade. Iekšzemes diagrammās ir taisnstūris ar simbolu “1”.

Loģiskais elements "NOT" - noliegums, invertors, NOT

“NOT” ir loģisks elements, kas veic ievades datu loģiskās noliegšanas darbību. Šo elementu, kuram ir viena izeja un tikai viena ieeja, sauc arī par invertoru, jo tas faktiski invertē (apgriež) ieejas signālu. Attēlā parādīts loģiskā elementa “NOT” simbols.

Invertora patiesības tabula parāda, ka augsts ievades potenciāls rada zemu izejas potenciālu un otrādi.

Rietumu diagrammās elementa ikonai “NOT” ir trīsstūra forma ar apli izvadā. Iekšzemes diagrammās ir taisnstūris ar simbolu “1”, kura izvadā ir aplis.

Loģiskais elements "NAND" - savienojums (loģiskā reizināšana) ar noliegumu, NAND

“UN-NOT” ir loģisks elements, kas ievades datiem veic loģisku pievienošanas darbību un pēc tam loģiskās noliegšanas darbību, rezultāts tiek nosūtīts uz izvadi. Citiem vārdiem sakot, tas būtībā ir “UN” elements, ko papildina elements “NOT”. Attēlā parādīts loģiskā elementa simbols “2AND-NOT”.

Patiesības tabula NAND vārtiem ir pretēja patiesības tabulai UN vārtiem. Trīs nulles un viena vietā ir trīs vieninieki un nulle. NAND elementu sauc arī par “Šefera elementu” par godu matemātiķim Henrijam Morisam Šēferam, kurš pirmo reizi atzīmēja tā nozīmi 1913. gadā. Apzīmēts kā “I”, tikai ar apli izejā.

Loģiskais elements "OR-NOT" - disjunkcija (loģiskā saskaitīšana) ar noliegumu, NOR

“OR-NOT” ir loģisks elements, kas ievades datiem veic loģisku pievienošanas darbību un pēc tam loģiskās noliegšanas darbību, rezultāts tiek nosūtīts uz izvadi. Citiem vārdiem sakot, tas ir “OR” elements, ko papildina elements “NOT” - invertors. Attēlā parādīts loģiskā elementa simbols “2OR-NOT”.

VAI vārtu patiesības tabula ir pretēja VAI vārtu patiesības tabulai. Augsts izejas potenciāls tiek iegūts tikai vienā gadījumā - zemi potenciāli tiek pielietoti vienlaikus abām ieejām. Tas ir apzīmēts kā “OR”, tikai ar apli pie izejas, kas norāda uz inversiju.

Loģiskie vārti "ekskluzīvi VAI" - papildinājums modulo 2, XOR

“ekskluzīvs VAI” ir loģisks elements, kas veic loģisku pievienošanas operāciju modulo 2 ievades datiem, ir divas ieejas un viena izeja. Bieži vien šie elementi tiek izmantoti vadības ķēdēs. Attēlā parādīts šī elementa simbols.

Rietumu shēmās attēls ir kā “OR” ar papildu izliektu sloksni ievades pusē, vietējās tas ir kā “OR”, tikai “1” vietā būs rakstīts “=1”.

Šo loģisko elementu sauc arī par “neekvivalenci”. Augsts sprieguma līmenis izejā būs tikai tad, ja signāli ieejā nav vienādi (viens ir viens, otrs ir nulle vai viens ir nulle, bet otrs ir viens), pat ja ieejā ir divi. tajā pašā laikā izvade būs nulle - tā ir atšķirība no "OR". Šie loģiskie elementi tiek plaši izmantoti summatoros.

Uzvedība

Ekskluzīvie VAI, Exclusive NOR, nepāra un pāra elementi aprēķina atbilstošo ievades vērtību funkciju un izvada rezultātu.

Pēc noklusējuma nepievienotās ieejas tiek ignorētas - tas ir, ja vien ieejām faktiski nav kaut kas savienots - pat ne vadi. Tātad jūs varat pievienot 5 ieejas elementu, bet pievienojiet tikai divas ieejas, un tas darbosies kā 2 ieejas elements; tādējādi jums nav jāuztraucas par ievades reižu skaita iestatīšanu ikreiz, kad veidojat elementu. (Ja visas ieejas nav pievienotas, tad kļūdas vērtība izejā ir X.) Tomēr daži lietotāji dod priekšroku tam, ka Logisim pieprasa, lai visas ievades būtu savienotas, jo tas atbilst reālajiem elementiem. Varat iespējot šo darbību, atlasot Projekts > Opcijas..., dodoties uz cilni Modelēšana un atlasot opciju Kļūda nenoteiktām ievadēm vienumam Element Output on Uncertainty.

Elementu divu ievades patiesības tabula ir šāda.

x	y	Ekskluzīvs VAI	Ekskluzīvs VAI NĒ	Nepāra paritāte	Paritāte
0	0	0	1	0	1
0	1	1	0	1	0
1	0	1	0	1	0
1	1	0	1	0	1

Kā redzat, nepāra un XOR vārti darbojas vienādi divu ieeju gadījumā; līdzīgi elementi Parity un Exclusive NOR darbojas tāpat. Bet, ja ir vairāk nekā divas ievades ar noteiktu vērtību, tad elements Exclusive VAI izvadīs 1, kad viena ir tieši viena ievade, savukārt elements Nepāra izvadīs 1, ja ir viens uz nepāra skaita ievades. XOR vārti radīs 1 izejā, ja ieejas ar vienu ir stingri noteiktas Nav viens, savukārt elements Parity dos 1, ja ir pāra skaits ievades ar vienu. XOR un XNOR vārtiem ir atribūts ar nosaukumu Multi-Input Behavior, kas ļauj tos konfigurēt, lai izmantotu nepāra un pāra vārtu darbību.

Ja kādai no ieejām ir kļūdas vērtība (piemēram, ja vienam un tam pašam vadam tiek piegādātas pretrunīgas vērtības) vai peldoša vērtība, izvade būs kļūdas vērtība.

Katra elementa vairāku bitu versijas veiks viena bita pārveidojumus ieejās bitu veidā.

Piezīme: Daudzi eksperti apgalvo, ka XOR cirtainā elementa uzvedībai jāatbilst Odd elementa uzvedībai, taču šajā jautājumā nav vienošanās. Logisim noklusējuma darbība XOR elementam ir balstīta uz standartu IEEE 91. Tas atbilst arī termina intuitīvajai izpratnei. Ekskluzīvs VAI: Viesmīlis, kurš jautā, vai vēlaties kartupeļu biezeni, burkānus, zaļos zirnīšus vai salātus, pieņems tikai vienu izvēli, nevis trīs, neatkarīgi no tā, ko daži eksperti jums teiks. (Tomēr jāatzīst, ka neesmu nopietni pārbaudījis šo apgalvojumu.) Varat konfigurēt XOR un XNOR vārtus, lai izmantotu kādu no variantiem, mainot tā atribūtu Multi-Input Behavior.

Kontakti (pieņemot, ka komponents ir vērsts uz austrumiem)

Rietumu mala (ieejas, bitu platums atbilst datu bitu atribūtam)

Komponentu ieejas. To būs tik daudz, cik norādīts atribūtā Ievadu skaits.

Ņemiet vērā: ja izmantojat cirtainus elementus, XOR un XNOR elementu rietumu mala būs izliekta. Tomēr ievades tapas gandrīz neatrodas. Logisim zīmē īsus segmentus, lai to parādītu; ja jūs pārklājat segmentu, programma bez brīdinājuma pieņems, ka jūs nevēlējāties to pārklāt. Izmantojot "Drukas skatu", šie segmenti netiks uzzīmēti, ja tie nav savienoti ar vadiem.

Austrumu mala (izvade, bitu platums atbilst datu bitu atribūtam)

Elementa izvade, kura vērtība tiek aprēķināta, pamatojoties uz pašreizējām vērtībām ieejās, kā aprakstīts iepriekš.

Atribūti

Kad komponents ir atlasīts vai jau ir pievienots, taustiņi no 0 līdz 9 maina tā atribūtu Ievades skaits, Alt-0 uz Alt-9 maina tā datu bitu atribūtu un bulttaustiņi maina tā atribūtu Direction.

Virziens Komponenta virziens (tā izvade attiecībā pret ievadi). Datu biti Komponenta ieeju un izeju platums. Elementa lielums Nosaka, vai ir jāatveido plaša vai šaura komponenta versija. Tas neietekmē ievades skaitu, ko nosaka atribūts Ievadu skaits; tomēr, ja ievades skaits pārsniedz 3 (šaurai sastāvdaļai) vai 5 (platai), elements tiks atveidots ar "spārniem", lai pielāgotos pieprasītajam ievades skaitam. Ievadu skaits Nosaka, cik tapu būs komponenta rietumu malā. Vairāku ieeju darbība (tikai XOR un XNOR) Ja ir trīs vai vairāk ieejas, XOR un XNOR vārtu izvade tiks balstīta vai nu uz faktu, ka 1 ir tikai viena ieeja (noklusējums), vai uz nepāra skaitu ieeju. .

Bits ir minimālā informācijas apjoma mērvienība, jo tajā tiek saglabāta viena no divām vērtībām - 0 (false) vai 1 (patiesa). False un True tiek tulkoti krievu valodā attiecīgi kā meli un patiesība. Tas nozīmē, ka viena bita šūna var būt tikai vienā stāvoklī no diviem iespējamiem vienlaikus. Atgādināšu, ka divi iespējamie bitu šūnas stāvokļi ir 1 un 0.
Ir noteiktas darbības, lai manipulētu ar bitiem. Šīs darbības sauc par loģiskām vai Būla operācijas, nosaukts viena no matemātiķiem Džordža Būla (1815-1864) vārdā, kurš veicināja šīs zinātnes jomas attīstību.
Visas šīs darbības var attiecināt uz jebkuru bitu neatkarīgi no tā, vai tā vērtība ir 0 (nulle) vai 1 (viens). Zemāk ir loģiskās pamatoperācijas un to izmantošanas piemēri.

Loģiska UN darbība

UN Apzīmējums: &

Loģiskā UN darbība tiek veikta ar diviem bitiem, sauksim tos par a un b. Loģiskās darbības UN izpildes rezultāts būs vienāds ar 1, ja a un b ir vienādi ar 1, un visos pārējos gadījumos rezultāts būs vienāds ar 0. Apskatām loģiskās darbības patiesības tabulu un.

a (1. bits)	b (2. bits)	a (1. bits) un b (2. bits)
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Loģiska VAI darbība

VAI apzīmējums: |

Loģiskā VAI operācija tiek veikta ar diviem bitiem (a un b). Loģiskās VAI darbības rezultāts būs 0, ja a un b ir vienādi ar 0 (nulle), un visos citos (citos) gadījumos rezultāts būs 1 (viens). Mēs skatāmies uz loģiskās darbības VAI patiesības tabulu.

a (1. bits)	b (2. bits)	a(bits 1) | b (2. bits)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Loģiskā darbība, ekskluzīva VAI (XOR).

XOR apzīmējums: ^
Loģiskā ekskluzīvā VAI operācija tiek veikta diviem bitiem (a un b). Loģiskās XOR darbības rezultāts būs 1 (viens), ja viens no bitiem a vai b ir 1 (viens), pretējā gadījumā rezultāts būs 0 (nulle). Mēs skatāmies uz loģiskās darbības ekskluzīvas VAI patiesības tabulu.

a (1. bits)	b (2. bits)	a(1. bits) ^ b(2. bits)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Loģiskā darbība NAV (nav)

Apzīmējums NAV: ~
Loģiska darbība NAV veikta ar vienu bitu. Šīs loģiskās darbības rezultāts ir tieši atkarīgs no bita stāvokļa. Ja bits bija nulles stāvoklī, rezultāts NOT būs vienāds ar vienu un otrādi. Mēs skatāmies uz loģiskās darbības NOT patiesības tabulu.

a (1. bits)	~a (bita noliegums)
0	1
1	0

Atcerieties šīs 4 loģiskās darbības. Izmantojot šīs loģiskās darbības, mēs varam iegūt jebkuru iespējamo rezultātu. Lasiet sīkāk par loģisko operāciju izmantošanu programmā C++.

Ekskluzīvus VAI elementus (angļu valodā - Exclusive-OR) arī varētu klasificēt kā vienkāršākos elementus, taču to veiktā funkcija ir nedaudz sarežģītāka nekā elementa UN vai VAI elementa gadījumā. Visas XOR vārtu ieejas ir vienādas, taču neviena ieeja nevar bloķēt citas ieejas, iestatot izeju uz vienu vai nulli.

Rīsi. 4.1. Elementu apzīmējumi Ekskluzīvi VAI: ārzemju (pa kreisi) un iekšzemes (pa labi)

Funkcija Exclusive OR nozīmē sekojošo: izejā parādās viens, ja tikai vienai ieejai ir viena. Ja pie ieejām ir divi vai vairāki vieninieki vai arī visas ieejas ir nulles, tad izvade būs nulle. Divu ieeju ekskluzīvā VAI elementa patiesības tabula ir dota tabulā. 4.1. Iekšzemes un ārvalstu shēmās pieņemtie apzīmējumi ir parādīti attēlā. 4.1. Uzraksts uz elementa Exclusive VAI vietējā apzīmējuma "=1" tikai nozīmē, ka situācija tiek izcelta, ja pie ieejām ir viena un tikai viena vienība.

Standarta sērijās ir maz XOR elementu. Iekšzemes sērijas piedāvā LP5 mikroshēmas (četri divu ieeju elementi ar 2C izeju), LL3 un LP12, kas atšķiras no LP5 ar OK izeju. Šie elementi īsteno pārāk specifisku funkciju.

No matemātiskā viedokļa XOR elements veic tā sauktās modulo-2 summēšanas darbību, tāpēc šos elementus sauc arī par modulo-divu summētājiem. Kā minēts iepriekšējā lekcijā, summēšanas modulo 2 norāda ar plusa zīmi, kas ietverta aplī.

Galvenais XOR vārtu lietojums, kas tieši iegūts no patiesības tabulas, ir divu ieejas signālu salīdzināšana. Gadījumā, ja ieejās nonāk divi vieninieki vai divas nulles (signāli sakrīt), izejā veidojas nulle (skat. 4.1. tabulu). Parasti šajā lietojumprogrammā vienai elementa ieejai tiek piemērots nemainīgs līmenis, ar kuru tiek salīdzināts laikā mainīgs signāls, kas nonāk otrā ieejā. Taču daudz biežāk signālu un kodu salīdzināšanai tiek izmantotas speciālas kodu komparatora mikroshēmas, par kurām tiks runāts nākamajā lekcijā.

Kā modulo 2 summators XOR elements tiek izmantots arī paralēlos un seriālos modulo 2 dalītājus, ko izmanto ciklisko kontrolsummu aprēķināšanai. Bet šīs shēmas tiks detalizēti apspriestas 14., 15. lekcijās.

Svarīgs XOR elementu pielietojums ir vadāms invertors (4.2. att.). Šajā gadījumā viena no elementu ieejām tiek izmantota kā vadības ierīce, bet otra elementa ieejā tiek saņemts informācijas signāls. Ja vadības ieeja ir viena, tad ieejas signāls tiek apgriezts, bet, ja tas ir nulle, tas netiek apgriezts. Visbiežāk tiek dots vadības signāls nemainīgs līmenis, nosakot elementa darbības režīmu, un tiek impulsēts informācijas signāls. Tas nozīmē, ka XOR vārti var mainīt vai nemainīt ieejas signāla vai malas polaritāti atkarībā no vadības signāla.

Rīsi. 4.2. Ekskluzīvs VAI elements kā vadāms invertors

Gadījumā, ja ir divi vienādas polaritātes signāli (pozitīvi vai negatīvi), un to vienlaicīga pienākšana ir izslēgta, šo signālu sajaukšanai var izmantot XOR elementu (4.3. att.). Jebkurai ieejas signālu polaritātei elementa izejas signāli būs pozitīvi. Pozitīviem ieejas signāliem XOR vārti darbosies kā 2OR vārti, un negatīvām ieejām tie aizstās 2UN-NOT vārtus. Šādas nomaiņas var būt noderīgas gadījumos, kad daži ekskluzīvie VAI elementi ķēdē paliek neizmantoti. Taču jāņem vērā, ka signāla izplatīšanās aizkave XOR elementā parasti ir nedaudz lielāka (apmēram 1,5 reizes) nekā aizkavēšanās vienkāršākajos UN, NAND, OR, NOR elementos.

Rīsi. 4.3. Izmantojot XOR elementu, lai sajauktu divus nevienlaicīgus signālus

Rīsi. 4.4. Ievades signāla malu izvēle, izmantojot XOR elementu

Vēl viens svarīgs Exclusive VAI elementa pielietojums ir īsu impulsu veidošana pa jebkuru ieejas signāla malu (4.4. att.). Šajā gadījumā nav svarīgi, vai ieejas signāla mala ir pozitīva vai negatīva, izejā joprojām tiek ģenerēts pozitīvs impulss. Ieejas signāls tiek aizkavēts, izmantojot kondensatoru vai elementu ķēdi, un pēc tam sākotnējais signāls un tā aizkavētā kopija tiek padots uz Ekskluzīvā VAI elementa ieejām. Abās shēmās divu ieeju XOR elementi tiek izmantoti arī kā aizkaves elementi neinvertējošā savienojumā (neizmantotajai ieejai tiek piemērota nulle). Šīs pārveidošanas rezultātā mēs varam runāt par ieejas signāla frekvences dubultošanu, jo izejas impulsi seko divreiz biežāk nekā ieejas impulsi.