Dalam lingkup ilmu komputer terdapat istilah gerbang logika, biasanya materi ini ada pada mata kuliah sistem digital. Dimana ala-alat elektronik dalam sistem digital tersusun dari rangkaian digital, rangkaian inilah yang dikenal dengan istilah “gerbang logika” (logic gate).
Sebuah rangkaian yang masukan dan keluarannya memenuhi sistem biner. Artinya gerbang logika berdasarkan sistem bilangan biner, bentuk bilangan yang terdiri dari dua kode angka,yaitu 0 dan 1.
Artinya gerbang logika berfungsi sebagai sistem pemrosesan dasar dalam mengolah input-input berupa bilangan biner. Secara sederhana gerbang logika dapat didefinisikan sebagai blok dasar sebagai pembentuk rangkaian elektronika digital.
Pengertian Gerbang Logika
Secara umum pengertian gerbang logika adalah rangkaian dasar pembentukan dalam suatu Sistem Elektronika Digital. Atau dengan kata lain pengertian gerbang logika adalah rangkaian dasar yang membentuk komputer.
Gerbang logika sederhana setidaknya memiliki satu terminal output (keluaran) dan satu atau lebih terminal input (keluaran). Fungsinya untuk mengubah masukan (input) menjadi ouput (keluaran) dalam bentuk sebuah sinyal.
Gerbang logika dioperasikan menggunakan teori Aljabar Boolean (Boolean Algebra) dikenal juga sebagai hukum aljabar. Dengan menggunakan hukum ini, Ekspresi Boolean yang kompleks dapat disederhanakan sehingga jumlah gerbang logika dalam sebuah rangkaian digital juga dapat dikurangi.
Artinya Boolean Algebra merupakan perhitungan matematika yang berguna untuk menyederhanakan gerbang logika sebagai blok dasar penyusun sebuah rangkaian digital. Pada dasarnya aljabar Boolean adalah tipe data yang terdiri dari dua nilai, “true” dan “false” atau “tinggi” dan “rendah”.
Dalam bahasa pemrograman penerapannya pada gelombang logika dilambangkan dengan angka 1 (tinggi) dan 0 (rendah). Teori ini pertama kali dikenalkan oleh George Boole pada tahun 1854, seorang ahli matematika berkebangsaan Inggris.
Berapapun jumlah masukan (input) dalam gerbang logika keluaran (output) nya hanya berjumlah satu. Hubungan antara kombinasi-kombinasi variabel masukan (input) yang menghasilkan keluaran (output) logis disajikan dalam “tabel kebenaran” (truth table).
Bahasa lain dari pengertian gerbang logika adalah sebagai rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan (input) tetapi hanya menghasilkan satu sinyal (output) berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.
Karena dianalisis menggunakan teori Aljabar Boolean, gerbang logika juga sering disebut sebagai rangkaian logika. Sebagai contoh sirkuit digital yang diimplementasikan secara elektronik menggunakan dioda atau transistor.
Jenis Gerbang Logika
Gerbang logika adalah elemen yang sangat penting dipakai dalam berbagai rangkaian elektronika. Untuk memahami bagaimana cara kerja gerbang logika maka kita harus paham dahulu tentang berbagai jenis tipe gerbang logika:
Gerbang Logika Inverter (NOT)
Gerbang logika tipe pertama ini hanya memiliki satu saluran masukan (input) dan satu saluran keluaran (output). Disebut inverter karena gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik, dimana outputnya berlawanan atau bernilai terbalik dengan inputnya.
Nama lain dari gerbang logika inverter adalah gerbang komplemen (gerbang lawan). Keadaan keluaran selalu berlawanan (komplemen) dari keadaan masukannya.
Contoh jika P menyatakan sinyal masukan dan Q merupakan sinyal keluaran pada gerbang NOT, maka hubungan P dan Q adalah P = NOT Q atau P = Q (-) simbol minus di atas sinyal variabel. Artinya apabila ingin mendapatkan output dengan nilai logika 0, maka input harus bernilai logika 1.
Gerbang Logika Non-Inverter
Berbanding terbalik dengan gerbang logika inverter, gerbang logika non-inverter memiliki dua atau lebih saluran masukkan (input) dan saluran keluaran (output) sangat tergantung pada sinyal masukan dan gerbang logika yang dilaluinya. Beberapa jenis gerbang logika non-inverter adalah:
1. Gerbang AND (AND Gate)
Gerbang AND (AND Gate) merupakan jenis gerbang logika yang memiliki dua tau lebih saluran masukan (input) dan hanya menghasilkan satu saluran keluaran (output). Artinya nilai logika saluran keluaran gerbang AND akan 1 (tinggi) apabila nilai logika masukannya semua dalam keadaan 1 (tinggi) juga.
Pada pengoperasian gerbang logika AND simbol yang digunakan adalah tanda titik (.), atau ada pula yang tidak memakai tanda sama sekali. Hubungan antara input dan output pada gerbang AND didefinisikan sebagai Y = Q.R atau Y = QR atau Y =Q AND R.
Untuk mempermudah mengetahui jumlah kombinasi sinyal yang harus dihitung pada keluaran (output), maka dapat dihitung berdasarkan inputnya dengan rumus = 2n (n adalah jumlah input). Misal n diketehui 2, maka 2n = 4. Jadi jumlah kombinasi sinyal harus dihitung sebanyak 4 kali.
Dari pola hubungan di atas dapat diketahui bahwa karakteristik logika gerbang AND ialah jika input yang dimasukkan bernilah 0, maka outputnya juga pasti bernilai 0. Jika kedua atau lebih inpu diberi nilai logika tinggi (1), maka outputnya juga akan bernilai tinggi (1).
2. Gerbang OR (OR Gate)
Hampir sama dengan gerbang AND, gerbang OR juga memiliki dua atau lebih sinyal masukan namun hanya memiliki satu sinyal keluaran. Apabila salah nilai logika satu sinyal masukan tinggi (1) maka nilai logika sinyal keluaran yang dihasilkan juga tinggi (1).
Perbedaan dengan gerbang AND adalah pada gerbang OR hanya diperhatikan salah satu nilai input saja. Apabila di antara berbagai input sudah ada yang bernilai 1, maka karakteristik logika keluarnya akan selalu bernilai 1 (tinggi).
Jadi pada prinsipnya gerbang OR tidak mempedulikan berapa nilai input pada semua sisi, asalkan salah satu nilai input saja sudah tinggi (1).
Gerbang OR juga memerlukan 2 atau lebih input untuk menghasilkan 1 output. Sama seperti gerbang AND, Gerbanf OR juga akan menghasilkan keluaran (Output) 1 jika salah satu input juga bernilai 1. Dan sebaliknya akan menghasilkan output rendah (0) apabila semua input juga bernilai 0.
Pada gerbang logika OR simbol penghubung yang digunakan adalah tanda plus (+). Sehingga hubungan antara masukan dan keluaran dapat dituliskan sebagai Y = P + Q atau Y = P OR Q.
3. Gerbang NAND (Not AND)
Sama dengan gerbang logika non-inverter lainnya, gerbang NAND juga memiliki karakteristik yang tak jauh berbeda. Dimana satu sinyal output (keluaran) dapat dihasilkan dari dua atau lebih sinyal input (masukan).
Perbedaannya, pada gerbang NAND apabila sinyal keluaran yang diharapkan bernilai rendah (0) maka semua sinyal input yang dimasukkan harus dalam keadaan tinggi (1). Jika kedua atau salah satu input bernilai 0 maka output yang dihasilkan akan bernilai 1, begitu pula sebaliknya.
Gerbang ini juga disebut dengan istilah Universal Gate. Artinya kombinasi dari rangkaian gerbang NAND dapat digunakan untuk memnuhi semua fungsi dasar gerbang logika lainnya. Rumus perhitungan jumlah kombinasi pada gerbang NAND adalah = 2 pangkat n, (n adalah jumlah input)
4. Gerbang NOR (Not OR)
Karakteristik gerbang NOR adalah hanya mengenali sinyal masukan yang semua nilai logikanya rendah (0). Apabila menginginkan keluaran (output) dengan nilai logika yang tinggi (1), maka semua sinyal masukan (input) harus dalam keadaan nilai rendah (0), berlaku sebaliknya.
Gerbang ini juga memiliki dua atau lebih saluran sinyal masukan namun hanya mempunyai satu saluran sinyal keluaran. Hubungan antara masukan dan keluaran dapat dituliskan sebagai Y = A v B atau Y = A + B atau Y = A v aksen B.
5. Gerbang XOR (Exclusive OR)
Kebalikan dari gerbang NOR, gerbang logika XOR hanya menerima atau mengenali sinyal input yang memiliki nilai logika tinggi (1). Saluran input harus berjumlah ganjil jika menginginkan hasil output dengan nilai logika yang tinggi (1) pula.
6. Gerbang XNOR (Not Exclusive OR)
Apabila menginginkan sinyal keluaran bernilai tinggi maka sinyal masukan harus berjumlah genap dan bernilai sama. Namun jika inputnya berbeda makan akan menghasilkan nilai output berlogika rendah (0).
Itulah sedikit bahasan mengenai pengertian gerbang logika dan karakteristik berdasarkan masing-masing jenisnya. Semoga bermanfaat!
