ข้ามไปยังเนื้อหา

ตรรกะบูลีน

Computer Science IGCSE · หัวข้อ 10

ดูสไลด์ ฝึกฝน
บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้ เปิดหน้าวิดีโอ
8:37

ตรรกะ布尔 (Boolean Logic)

ดูชิปนี้ใกล้ๆ ไม่มีความฉลาดอะไร bênใน มันไม่สามารถคิดได้ ภายในมีสวิตช์ขนาดเล็กนับล้าน และแต่ละสวิตช์สามารถเป็นเพียงสองอย่าง…

การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ

หลักสูตร
ผู้เข้าสอบควรสามารถ: หมายเหตุและคำแนะนำ
1 ระบุและใช้สัญลักษณ์มาตรฐานสำหรับ เกตตรรกะ • ดูส่วนที่ 4 สำหรับสัญลักษณ์เกตตรรกะ
2 นิยามและเข้าใจหน้าที่ของ เกตตรรกะ • รวมถึง: – NOT – AND – OR – NAND – NOR – XOR (EOR) •เอาต์พุตแบบไบนารีที่เกิดขึ้นจากอินพุตแบบไบนerseyที่เป็นไปได้ทั้งหมด • NOT เป็นเกตที่มีอินพุตเดียว • เกตอื่นๆ ถูกจำกัดให้อินพุตได้เพียงสองเท่านั้น
3 (a) ใช้เกตตรรกะเพื่อสร้าง วงจรตรรกะ ที่กำหนดให้ จาก: (i) บทปัญหา (ii)-expression ตรรกะ (iii) ตารางความจริง (b) เติม ตารางความจริง จาก: (i) บทปัญหา (ii) expression ตรรกะ (iii) วงจรตรรกะ • ต้องวาดวงจรตามบทปัญหาที่กำหนด โดยไม่ทำการลดรูป • วงจรตรรกะจะถูกจำกัดให้อินพุตสูงสุดสามอินพุตและเอาต์พุตหนึ่งเอาต์พุต • ตัวอย่างตารางความจริงที่มีสามอินพุตสำหรับการเติม: A B C Output | 0 0 0 | 0 0 1 | 0 1 0 | 0 1 1 | 1 0 0 | 1 0 1 | 1 1 0 | 1 1 1
(c) เขียน expression ตรรกะ จาก: (i) บทปัญหา (ii) วงจรตรรกะ (iii) ตารางจริง

แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International

10.1

บูลีนลอจิกคืออะไร?

布尔 logic ทำงานกับค่าที่เป็น true หรือ false เท่านั้น ในอิเล็กทรอนิกส์จะแทนด้วย 1 (true) และ 0 (false) Logic gate รับอินพุตหนึ่งหรือมากกว่าแล้วส่งเอาต์พุตออกมาหนึ่งตามกฎที่กำหนดไว้

Truth table รวบรวมชุดอินพุตที่เป็นไปได้ทั้งหมดพร้อมเอาต์พุตสำหรับแต่ละชุด สร้างได้โดยการเขียนออกมารวมทุกชุดของอินพุต

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างบนบอร์ดทดลอง
Logic gates ถูกสร้างจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์เช่นวงจรรอบนี้ ซึ่งแต่ละ gate จะสวิตช์เปิด 1s และ 0s
คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
Boolean logic/ˈbuːlɪən ˈlɒdʒɪk/ ตรรกะบูลีน
logic gate/ˈlɒdʒɪk ɡeɪt/ เกตลอจิก
truth table/truːθ ˈteɪbl/ ตารางความจริง
10.2

Logic gates ทั้งหกชนิด

วงจรลอจิกกำลังทำงาน: Half adder

คุณต้องรู้จักประตูลอจิกหกชนิด. NOT มีอินพุตหนึ่งช่อง; ประตูอื่นๆ ทั้งหมดมีอินพุตสองช่อง (A และ B).

สัญลักษณ์ logic gate ทั้งหก — NOT, AND, OR, NAND, NOR และ XOR — แต่ละอันมีอินพุตที่ระบุชื่อและเอาต์พุตหนึ่ง
Logic gate ทั้งหก จุดกลมเล็กบนเอาต์พุตหมายถึงผลลัพธ์ถูกกลับด้าน (NOT, NAND, NOR)
ชิปคอมพิวเตอร์สีดำสามชิ้นพร้อมขารูโลหะเรียงเป็นแถว แต่ละอันพิมพ์รหัสไว้
ชิปลอจิกจริง: ภายในประกอบด้วยเกตลอจิกเช่นบนหน้า này

NOT gate

NOT gate ทำให้อินพุตกลับด้าน เอาต์พุตจะเป็น 1 เมื่ออินพุตเป็น 0

A Output
0 1
1 0

AND gate

AND gate จะให้เอาต์พุตเป็น 1 ก็ต่อเมื่ออินพุตทั้งสองเป็น 1 เท่านั้น

Truth table ของ AND: มีแค่ 1 AND 1 ถึงจะได้ 1
AND จะให้ผลลัพธ์เป็น 1 เมื่ออินพุตทั้งสองเป็น 1 เท่านั้น
A B Output
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

OR gate

OR gate จะให้เอาต์พุตเป็น 1 เมื่อ อย่างน้อยหนึ่ง อินพุตเป็น 1

Truth table ของ OR: 0 OR 0 ได้ 0 ส่วนที่เหลือได้ 1
OR ให้ผลลัพธ์ 1 เมื่ออินพุตใดหนึ่งเป็น 1
A B Output
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

NAND gate

NAND gate คือ AND ตามด้วย NOT เอาต์พุตจะเป็น ตรงข้าม กับ AND

A B Output
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

NOR gate

NOR gate คือ OR ตามด้วย NOT เอาต์พุตจะเป็น ตรงข้าม กับ OR

A B Output
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

XOR gate

XOR gate (exclusive OR) จะให้เอาต์พุตเป็น 1 เมื่ออินพุตมีค่า ไม่เหมือนกัน

A B Output
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
สำรวจ

ประตูตรรกะ

สลับอินพุตและเลือกประตูเพื่อดูเอาต์พุต — AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR

คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
NOT gate/nɒt ɡeɪt/ NOT gate
AND gate/ænd ɡeɪt/ AND gate
OR gate/ɔː ɡeɪt/ OR gate
NAND gate/nænd ɡeɪt/ NAND gate
NOR gate/nɔː ɡeɪt/ NOR gate
XOR gate/ˈeksɔː ɡeɪt/ ประตู XOR
10.3

Expression ทางลอจิก

Logic expression เขียนวงจรโดยใช้ตัวอักษรและคำของ gate วิธีเขียนมาตรฐานของ gate:

Gate In words
NOT A NOT A
A AND B A AND B
A OR B A OR B

ตัวอย่างเช่น-expression (A AND B) OR (NOT C) หมายความว่า: ทำ A AND B, ทำ NOT C, แล้วนำผลลัพธ์ทั้งสองมา OR together

Expression X equals A AND B OR NOT C วาดเป็นวงจร: AND gate รับ A และ B, NOT gate รับ C, และ OR gate รวมสองอย่างนั้นให้เป็นเอาต์พุต X
Expression X = (A AND B) OR (NOT C) วาดเป็นวงจรลอจิก
สำรวจ

ตารางความจริง

สร้างตารางความจริงสำหรับ AND, OR, XOR และ NOT — ตรรกะเบื้องหลังทุกนิพจน์

คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
logic expression/ˈlɒdʒɪk ekˈspreʃn/ -expression ลอจิก
10.4

วงจรตรรกะ

Logic circuit เชื่อมต่อ gate เข้าด้วยกันเพื่อดำเนินงาน ผลลัพธ์ของ one gate สามารถกลายเป็นอินพุตของอีก gate ได้ ที่ IGCSE วงจรจะมีอินพุตสูงสุด สามตัว และ เอาต์พุตหนึ่งตัว

Logic circuit: AND gate รับอินพุต A และ B ส่งเข้า-INP ของ OR gate ซึ่งมี INP อื่นคือ C ให้เอาต์พุต X
สร้างวงจรสำหรับ X = (A AND B) OR C — เอาต์พุตของ AND gate ส่งเข้า OR gate

คุณต้องสามารถเปลี่ยนระหว่างรูปแบบทั้งสี่นี้ได้:

  • Problem statement (คำอธิบายเป็นข้อความ)
  • Logic expression,
  • Logic circuit,
  • Truth table.

จาก Problem statement ไปยัง Circuit

อ่านข้อความแล้วดึงเงื่อนไขและคำทางลอจิก (and, or, not) ออกมา ตัวอย่างเช่น:

Alarm (X) จะดังเมื่อประตูเปิด (A) AND ระบบเปิดอยู่ (B)

นี่คือ X = A AND B ดังนั้นคุณวาด AND gate ตัวหนึ่งที่มีอินพุต A และ B

เติมเต็ม Truth table จาก Circuit หรือ Expression

ในการเติม truth table:

  1. เขียน ทุก ชุดของอินพุต สำหรับสามอินพุตจะมี 8 บรรทัด (000 ถึง 111)
  2. คำนวณเอาต์พุตของแต่ละ gate按照顺序, คอลัมน์ละหนึ่งคอลัมน์
  3. คอลัมน์สุดท้ายคือเอาต์พุตสุดท้าย
สามอินพุตให้ 2 x 2 x 2 เท่ากับแปดบรรทัด; ชุดข้อมูลแปดชุดเรียงตามการนับแบบไบนารีจาก 000 ถึง 111 โดยคอลัมน์สุดท้ายสลับทุกบรรทัด
สามอินพุตให้แปดบรรทัด: ทุกชุดข้อมูลที่นับด้วยระบบไบนารี
A B C A AND B (A AND B) OR C
0 0 0 0 0
0 0 1 0 1
0 1 0 0 0
0 1 1 0 1
1 0 0 0 0
1 0 1 0 1
1 1 0 1 1
1 1 1 1 1

การเพิ่มคอลัมน์ "Working" กลางสำหรับแต่ละ gate จะทำให้การเติมเอาต์พุตสุดท้ายทำได้ง่ายขึ้นเสมอวาดวงจรให้ตรงกับข้อความที่บอกเป๊ะๆ โดยไม่ลดรูป

ตัวอย่างทำข้อ. เติมตารางความจริงสำหรับ X = (A AND B) OR (NOT C) สำหรับแถว A = 1, B = 0, C = 0. ทำ จากวงเล็บออกไปด้านนอก ก้อนหนึ่งต่อหนึ่ง ก่อนอื่น A AND B = 1 AND 0 = 0 เพราะ AND ต้องมีอินพุตทั้งสองเป็น 1 ต่อมา NOT C = NOT 0 = 1. สุดท้ายนำผลลัพธ์ทั้งสองมา OR กัน: 0 OR 1 = 1. ดังนั้น X = 1. ให้แต่ละ gates ระหว่างกลางมี คอลัมน์ของตัวเอง แทนที่จะพยายามคำนวณทั้ง-expression ในขั้นตอนเดียว: เมื่อมีอินพุตสามตัวจะมี $2^3 = 8$ แถว และคอลัมน์ระหว่างกลางเหล่านั้นคือจุดที่วิธีการทำงานอยู่ แม้คำตอบสุดท้ายจะผิดพลาดก็ตาม

คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
logic circuit/ˈlɒdʒɪk ˈsɜːkɪt/ วงจรลอจิก
problem statement/ˈprɒbləm ˈsteɪtmənt/ คำอธิบายปัญหา
10.5

ข้อแนะนำสำหรับการสอบ

  • เรียนรู้ gates ทั้งหกและตารางความจริงของพวกมัน: NOT, AND, OR, NAND (NOT AND), NOR (NOT OR), XOR (เอาต์พุตเป็น 1 เมื่ออินพุตต่างกัน)
  • สร้างตารางความจริงด้วย แถว อินพุตทั้งหมด (2 อินพุต → 4 แถว, 3 อินพุต → 8), นับขึ้นแบบเลขฐานสอง และเพิ่มคอลัมน์การคำนวณสำหรับแต่ละ gate
  • แปลงโจทย์ปัญหาให้เป็นนิพจน์ตรรกศาสตร์โดยการดึงคำ AND / OR / NOT ออกมา แล้ววาดออกมาตามต้นฉบับอย่างชัดเจน — ห้ามลดรูป
  • NAND และ NOR ให้เอาต์พุตที่ ตรงกันข้าม กับ AND และ OR; วงกลมเล็กที่เอาต์พุตของ gate หมายความว่าผลลัพธ์ถูกกลับค่า

บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้

ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที

ข้อสอบย้อนหลัง

หัวข้อเพิ่มเติมใน Computer Science IGCSE

เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี

IGCSE, A-Level & AP