Come imparare le porte logiche, passo dopo passo
Le porte logiche sono i mattoni di ogni computer. La buona notizia: sono poche, e ognuna segue una regola così semplice da stare in una piccola tabella. Queste lezioni ti portano dalla prima porta fino a circuiti che sommano numeri, ricordano e contano, un piccolo passo alla volta.
Ogni lezione spiega un’idea e finisce con una sfida da risolvere in GateLab, un simulatore di circuiti logici gratuito che funziona nel browser. Il circuito viene verificato automaticamente e guadagni fino a tre stelle se usi pochi componenti. Niente da installare, nessun account.
Comincia dalla prima sfida Ti mostra come disegnare un filo. Ci vuole un minuto.
1. Le porte di base
Che cosa fa ogni porta, con il suo simbolo e la sua tabella di verità.
- Porte logicheUna porta logica è un piccolissimo circuito che riceve uno o più ingressi, ognuno 0 o 1, e dà un’uscita che è anch’essa 0 o 1.
- ANDLa porta AND dà 1 solo quando tutti i suoi ingressi sono 1.
- ORLa porta OR dà 1 quando almeno uno dei suoi ingressi è 1.
- NOTLa porta NOT, chiamata anche invertitore (inverter), ha un solo ingresso e dà il valore opposto: 0 diventa 1 e 1 diventa 0.
- NANDLa porta NAND è una AND seguita da una NOT: “non e”.
- NORLa porta NOR è una OR seguita da una NOT: “non o”.
- XORLa porta XOR (OR esclusivo) dà 1 quando i suoi due ingressi sono diversi, e 0 quando sono uguali.
- XNORLa porta XNOR è una XOR seguita da una NOT.
2. Tutto con le NAND
Basta un solo tipo di porta per costruire tutte le altre.
- NOT con le NANDY deve essere l’opposto di A, usando solo porte NAND.
- AND con le NANDY = A AND B, usando solo porte NAND.
- OR con le NANDY = A OR B, usando solo porte NAND.
- XOR con le NANDY è 1 quando A e B sono diversi. Solo porte NAND.
3. Sommare i numeri
Dalla somma di due bit alla somma di numeri interi.
- SemisommatoreSomma due bit: S è il bit della somma, C il riporto.
- Sommatore completoSomma tre bit (A + B + Cin): S è il bit della somma, Cout il riporto.
- Sommatore a 4 bitSomma due numeri a 4 bit: S è la somma a 4 bit, Cout il riporto in uscita.
4. Scegliere e confrontare
Circuiti che scelgono un segnale, attivano un’uscita o confrontano numeri.
- MultiplexerY mostra A quando Sel è 0, e B quando Sel è 1.
- Decoder 2 a 4Esattamente un’uscita è 1: quella con il numero S1 S0 in binario.
- Comparatore di uguaglianzaEQ è 1 quando i numeri a 2 bit A1 A0 e B1 B0 sono uguali.
5. Memoria e tempo
Circuiti che ricordano e circuiti che contano gli impulsi di clock.
- Latch SRS = 1 porta Q a 1, R = 1 lo riporta a 0. Con entrambi a 0, Q deve ricordare.
- Flip-flop DQ prende il valore di D solo nel momento in cui CLK passa da 0 a 1, e altrimenti lo mantiene.
- Contatore a 2 bitOgni volta che CLK passa da 0 a 1, Q1 Q0 conta in avanti: 0, 1, 2, 3, poi di nuovo 0.
Come funzionano le lezioni
Leggi la lezione, guarda la tabella di verità e prova gli ingressi direttamente nella pagina. Poi premi Prova la sfida: GateLab si apre con ingressi e uscite già al loro posto, e tu aggiungi porte e fili in mezzo. Premi Verifica per sapere se il circuito è giusto. Se ti blocchi, ogni sfida ha dei suggerimenti e ogni lezione ha una soluzione da aprire.
Comincia dalla primissima sfida, che ti mostra come disegnare un filo: Primi passi.
Domande
Qual è il modo migliore per imparare le porte logiche?
Impara la regola di ogni porta con la sua tabella di verità, poi costruisci tu dei circuiti. Costruire qualcosa, anche di piccolo, fissa le regole molto meglio che leggere soltanto. Per questo ogni lezione finisce con una sfida.
Devo sapere l’elettronica?
No. Le porte logiche lavorano con due soli valori, 0 e 1, e si imparano come un rompicapo. L’elettronica spiega come le porte sono fatte con i transistor, ma non serve per progettare circuiti.
È gratis?
Sì. Le lezioni e il simulatore sono gratuiti e funzionano in qualunque browser moderno, a casa o a scuola.