שער לוגי הוא רכיב פיזיקלי שמבצע פעולות באלגברה בוליאנית (חישוב עם ערכי אמת 0/1). אפשר גם להתייחס אליו כמו למודל חישובי שמייצג שער אידיאלי. שערים לוגיים מקבילים לקשרים לוגיים שבהיגיון פורמלי. הם מרכיב בסיסי במעגלים דיגיטליים ונמצאים בלבם של מכשירים כמו מחשב, טלפון סלולרי, DVD ושעון דיגיטלי.
הרעיון להשתמש בערכי אמת כבסיס לחישוב הוצע על ידי גוטפריד וילהלם לייבניץ. המערכת הבינארית הוגדרה על ידו כחשובה למחשבים מודרניים. השערים הראשונים היו מכניים: צ'ארלס בבג' תכנן ב-1837 את המנוע האנליטי הכולל שערים מכניים. ב-1891 אלמון סטראוג'ר רשם פטנט על מתקן עם שערים מבוססי ממסרים (מפסקים חשמליים). לודוויג ויטגנשטיין תרם בעזרת טבלאות אמת לפרקטיקה של הגדרת קשרים לוגיים. המצאת הטריודה (שפופרת ריק) בתחילת המאה ה-20 אפשרה בניית שערים לוגיים מודרניים. המצאת הטרנזיסטור ב-1947 שינתה את התחום, וכתוצאה מכך נבנים כיום מיליוני שערים על חתיכת סיליקון אחת.
שערים לוגיים מיושמים באמצעות מתגים. כיום הטרנזיסטור משמש כ"מתג אלקטרוני". מימוש של AND נעשה על ידי שני מתגים בטור (סדר), ואילו מימוש של OR נעשה על ידי שני מתגים במקביל. השיטה הנפוצה היום לייצור שערים היא CMOS (טכנולוגיית טרנזיסטורים חצי מוליכים).
אפשר לבנות לוגיקה בוליאנית מורכבת על ידי צירוף שערים בסיסיים. מפת קרנו (שיטה גרפית לפישוט ביטויים לוגיים) מסייעת לצמצם את מספר הרכיבים. החיסרון של מפת קרנו הוא הקושי בפישוט פונקציות עם הרבה משתנים (לרוב מעל שש), ואז משתמשים במחשב.
חוקי דה־מורגאן מראים איך לבנות שער אחד מעזרת אחרים. למעשה כל שער ניתן לממש רק בעזרת שילובים של שערי NAND בלבד, או רק בעזרת שערי NOR בלבד. הצירופים הללו מראים כי מערכות מסוימות הן "שלמות" מבחינת יכולת הביטוי שלהן.
שער לוגי הוא חלק חשמלי שעובד עם ערכים 0 ו-1. 0 פירושו כבוי. 1 פירושו דלוק.
הרעיון להשתמש ב-0 ו-1 לחישובים הועלה על ידי לייבניץ. המחשבים הראשונים השתמשו במכונות וממסרים. המצאת שפופרת הריק (טריודה) והטרנזיסטור בשנות ה-40 והשישים עזרו לבנות שערים קטנים ואמינים.
שערים בנויים מ"מתגים". טרנזיסטור הוא מתג אלקטרוני. אם שמים שני מתגים בטור מקבלים AND. אם שמים שני מתגים במקביל מקבלים OR.
שמים ביחד כמה שערים כדי ליצור פעולות מורכבות. יש שיטות לפשט את המבנה ולחסוך ברכיבים.
- = שער AND =: הפלט יהיה 1 רק אם כל הקלטים הם 1.
- = שער OR =: הפלט יהיה 1 אם לפחות קלט אחד הוא 1.
- = שער NOT =: הופך את הקלט. אם הקלט 1, הפלט 0, ולהפך.
את השערים האלה רואים בכל מחשב וטלפון.
תגובות גולשים