Mengenal Gerbang Logika dalam Sistem Digital

Mengenal Gerbang Logika dalam Sistem Digital - Komputer terdiri dari berbagai rangkaian gerbang logika. Gerbang logika berperan untuk mengolah informasi didalam komputer, mulai dari menerima informasi masuk, meneruskan, mengolah informasi hingga menghasilkan output (informasi baru), semuanya bergantung pada bagaimana rangkaian gerbang logika bekerja. Gerbang logika merupakan dasar implementasi mesin komputer. Selain itu masih banyak contoh gerbang logika lain yang diterapkan pada sistem digital. Sedangkan gerbang logika digital merupakan semua sirkuit elektronik dan mikroprosesor digital yang berbasis sistem dan elemen perangkat keras (hardware).

Kelas Informatika - Mengenal Gerbang Logika dalam Sistem Digital

Dalam logika digital hanya ada 2 level tegangan (voltage levels) atau status yang berlaku, yaitu logika 1 atau logika 0, tinggi atau rendah, benar atau salah. Nilai tersebut  direpresentasikan dalam angka 1 dan 0 pada Aljabar Boolean dan Tabel Kebenaran. Dalam kehidupan sehari-hari, sederhananya sama seperti pada sakelar yang hanya memiliki 2 kondisi, on dan off. Sedangkan pada sebuah komputer, sistem pengolahan informasi diterima dalam bentuk sinyal-sinyal elektrik, dimana sinyal tersebut dapat berstatus on atau off, hal tersebut bergantung pada tinggi rendahnya tegangan (voltage level).

Terdapat banyak tipe gerbang logika. 4 diantaranya biasa kita temukan yakni OR, AND, XOR, dan NOT. Adapun sifat masing-masing gerbang logika kesemuanya akan dijelaskan pada tabel dibawah ini.

Gerbang Logika Sifat
OR Mengirimkan sinyal apabila terdapat satu atau lebih input berstatus ON
AND Mengirimkan sinyal apabila kedua input berstatus ON
XOR Mengirimkan sinyal apabila salah satu input berstatus ON
NOT Hanya terdiri dari satu input, akan mengirimkan sinyal apabila input berstatus OFF
Kombinasi beberapa gerbang logika yang berbeda memperlihatkan kepada kita betapa kompleksnya sistem perhitungan dalam sebuah komputer. Belum lagi output dari operasi gerbang logika yang dapat menjadi input atau koneksi terhadap operasi gerbang logika lain. Selanjutnya akan dijelaskan masing-masing gerbang logika tersebut.

OR

Kelas Informatika - Gerbang OR
Gerbang OR merupakan sebuah gerbang logika yang dapat mengirimkan sinyal apabila satu atau lebih input berstatus on. Tabel kombinasi input gerbang OR ditunjukkan pada tabel berikut.

Input 1 Input 2 Output
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1
Dalam kamus bahasa Indonesia “OR” sama dengan “atau”. Kita biasa menggunakan kata “atau” dalam komunikasi sehari-hari. Kata “atau” dapat diartikan sebagai “salah satu atau hal lain, namun bukan keduanya”. Sedangkan pada gerbang logika OR dapat diartikan sebagai “salah satu atau hal lain atau keduanya”.

XOR

Kelas Informatika - Gerbang XOR
Gerbang XOR atau juga biasa disebut EXCLUSIVE OR, merupakan gerbang logika yang dapat mengirimkan sinyal elektrik apabila salah satu dari dua input berstatus on. Apabila dicermati, terdapat sedikit perbedaan antara XOR dan OR. Pada gerbang OR akan tetap mengirimkan sinyal meskipun kedua input berstatus on, hal ini berbanding terbalik dengan gebang XOR. Detail tabel kombinasi input gerbang XOR dapat dilihat pada tabel berikut.

Input 1 Input 2 Output
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0

AND

Kelas Informatika - Gerbang AND
Gerbang AND merupakan salah satu gerbang logika yang dapat mengirimkan sinyal elektrik hanya ketika kedua input berstatus on. Berikut tabel kombinasi input gerbang AND.

Input 1 Input 2 Output
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1

NOT

Kelas Informatika - Gerbang NOT
Gerbang logika NOT merupakan satu-satunya gerbang yang khas, juga biasa disebut inverter. Gerbang ini hanya membutuhkan 1 bit input dan menghasilkan keluaran (output) yang berkebalikan. Tabel kombinasi input dapat dilihat dibawah ini.

Input Output
0 1
1 0
Kelima gerbang logika tersebut dapat digambarkan dalam tabel kombinasi input berdasarkan satuan waktu (timing diagram) seperti pada diagram berikut.

Kelas Informatika - Timing Diagram Gerbang Logika

Operasi Logika Boolean dalam Sistem Digital

Jurusan teknik informatika memiliki mata kuliah sistem digital atau rangkaian digital. Nah, lalu bagaimana keterkaitan gerbang logika dengan mata kuliah ini?

Standar umum dalam dunia sistem digital mempunyai 2 jenis gerbang logika digital, pertama adalah Transistor-Transistor Logic (TTL) dan Complementary Metal-Oxide-Silicon (CMOS). Pada kuliah sistem digital biasanya banyak membahas mengenai CMOS model. CMOS didalamnya memiliki berbagai jenis Integrated Circuits (IC) atau disebut juga chip. Dengan menggunakan teknologi transistor, kita dapat membuat contoh gerbang logika dasar yang akan melakukan operasi Boolean pada sinyal tegangan tinggi (5V) maupun rendah (0V).

Terdapat banyak jenis gerbang logika untuk jenis keduanya (TTL dan CMOS) dalam dunia sistem digital diantaranya 74L, 74LS, 74ALS, 74HC, 74HCT, 74ACT, dan masih banyak lagi. Masing-masing memiliki keuntungan, kerugian, hingga kebutuhan tegangan untuk menghasilkan logika “0” atau “1”. Adapun gambar IC masing-masing gerbang logika dijelaskan pada gambar berikut.

Kelas Informatika - IC Gerbang Logika

Sirkuit digital merupakan komponen perangkat keras (hardware) yang dapat mengolah dan mengkonversi informasi dalam bentuk biner. Biasanya diimplementasikan dalam bentuk transistor dan perangkat interkoneksi seperti Integrated Circuits (IC) yang ditunjukkan pada gambar diatas. Sedangkan dalam dunia pemrograman, semua gerbang logika mengikuti aturan yang sama dengan rumus dasar logika operasi sebagai berikut.

Kelas Informatika - Rumus Operasi Gerbang Logika Dasar

Referensi

J. J. Shann - Combinational Logic Circuits
Steve Engels - CSC258 Lecturer Slides

Belum ada Komentar untuk "Mengenal Gerbang Logika dalam Sistem Digital"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel