Logische Schaltungen (Gatter) bilden die Grundlage der Computertechnik. Sie führen binäre Operationen aus und können die Zustände 0 oder 1 annehmen. Es gibt eine Handvoll Grundschaltungen (siehe weiter unten), die zu immer komplexeren Schaltungen verknüpft werden können. Diese werden ihrerseits verbunden, bis – sehr einfach gesagt – ein Computer entsteht. Wir reden hier nicht von ein paar Dutzend Schaltungen, sondern von Millionen. Apples Prozessor A12X Bionic aus dem Jahr 2018, der im iPad Pro verbaut ist, besitzt etwa 10 Milliarden (10’000’000’000) Transistoren (siehe auch Wie gross sind grosse Zahlen?).
Grundsätzlich können alle Schaltungen auf die sogenannten Universalgatter NAND und NOR zurückgeführt werden. Diese Gatter sind in zweierlei Hinsicht nützlich, da einerseits die Hersteller nur einen Typ von Schaltungen produzieren müssen und andererseits bei einfachsten Transistoren bei einem sogenannten High-Pegel am Eingang ein Low-Pegel am Ausgang anliegt, also invertierend wirken.
Du kannst die logischen Schaltungen, die ich hier vorstelle, auf der Website The Nand Game , CircuitVerse oder logic.ly ausprobieren.
Die «The Nand Game»-Website ist eine Art Spiel, wo du von Grund auf und Schritt für Schritt einen Computer zusammenbaust. Die Schwierigkeit dabei ist, dass du bereits Kenntnisse über den Computeraufbau besitzen musst, um die einzelnen Levels meistern zu können. So wird beispielsweise in einem Anfangslevel verlangt, dass du einen Halbaddierer aus den vorgegebenen logischen Schaltungen herstellst.
CircuitVerse bietet auf ihrer Website neben dem Simulator auch ein interaktives Buch an, wo du ins Thema der digitalen Logik eines Computers eingeführt wirst. Der Simulator kannst du kostenlos verwenden. Wenn du deine eigenen Schaltungen speichern möchtest, musst du dich entweder auf der Seite anmelden oder die Daten in den Offline-Speicher deines Browsers ablegen.
Die Website «logic.ly» stellt eine Online-Version ihrer kostenpflichtigen Software bereit, wo du frei logische Schaltungen aufbauen und testen kannst. Deine Schaltungen kannst du aber in diesem Demomodus nicht speichern. In meinem Download-Bereich findest du die hier vorgestellten Schaltungen als logicly-Dateien, die du herunterladen und in der Software- oder Online-Version von «logic.ly» öffnen kannst.
In der Tabelle siehst du neben der Bezeichnung der Grundschaltung, das Schaltzeichen nach IEC, das Logicly-Schaltbild (ausschliesslich aus NAND-Gattern aufgebaut) und die Wahrheitstabelle, die jeden Schaltzustand zeigt.
| Grundschaltung | Schaltzeichen (IEC) | Logicly-Schaltbild | Wahrheitstabelle |
| NOT |  |  |
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| AND |  |  |
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| NAND |  |  |
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| OR |  |  |
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| NOR |  |  |
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| XOR |  |  |
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| XNOR |  |  |
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Veröffentlicht: 23. November 2018 Aktualisiert: 10. Dezember 2020
