Grundlagen: Logikgatter (Mesecons-Mod)

Wer schon ein wenig länger Minetest spielt, wird früher oder später schon mal über Mesecons gestolpert sein. Dies ist ein Mod, der basierend auf Mese viele technische Dinge integriert. So gibt es neben verschiedenen Kabeln zur Stromübertragung auch diverse Signalgeber, Detektoren, Kolben zum Verschieben von Nodes, programmierbare Microchips und schaltbare Lampen.

Zusätzlich werden durch den Mod auch die Basiselemente der Logik, die Logikgatter, in Minetest eingefügt, um die es hier in diesem Grundlagen-Artikel geht.

Logik-Grundlagen

Es gibt 7 Logikgatter, jedes dieser Gatter verfügt über einen eindeutigen Namen, sowie ein Symbol und ein Text-Zeichen. Logik-Gatter haben bis auf eine Ausnahme mindestens zwei Eingänge („A“ und „B“), sowie immer nur einen Ausgang („Y“). Signale werden als 0 („kein Signal“) und 1 („Signal“) bezeichnet. Zu jedem Gatter existiert eine Wahrheitstabelle, in der alle Zustände der Eingänge (00, 01, 10, und 11) mit dem Zustand des Ausgangs (0 oder 1, „falsch“ oder „wahr“) verbunden werden.

NOT ¬ („nicht“)

Das NOT-Gatter ist das einfachste Logikgatter, es invertiert das Eingangssignal, es gilt also immer A¬Y.

AND ∧ („und“)

Damit das AND-Gatter ein Signal ausgibt, müssen alle Eingangssignale anliegen. Wenn entweder das eine oder das andere Signal fehlt, bleibt der Ausgang still. Es gilt also A∧B als Bedingung.

NAND ⊼ („nicht und“)

Ein NAND-Gatter funktioniert wie ein AND-Gatter mit einem nachgeschalteten NOT-Gatter, es ist also immer dann wahr wenn A ⊼ B, wenn also A und B nicht gleichzeitig 1 sind, also auch, wenn beide 0 sind, aber nicht wenn beide 1 sind.

OR ∨ („oder“)

Gemeint ist ein tatsächliches „oder“, und kein exklusives oder. Y ist also immer wahr, sobald einer der Eingänge 1 ist (A∨B). Wenn beide Eingänge 1 sind, ist Y ebenfalls wahr, da ja entweder A oder B ein Signal anliegen haben.

XOR ⊻ („exklusives oder“)

Das XOR-Gatter sieht auf den ersten Blick dem OR-Gatter sehr ähnlich, ist aber doch etwas anders in der Funktionsweise. Und zwar ist Y immer dann wahr, wenn entweder nur A oder nur B ein Signal anliegen hat (A⊻B). Wenn an beiden Eingängen ein Signal anliegt bleibt der Ausgang also aus.

NOR ⊽ („weder, noch“)

Das dritte „Oder-Gatter“, das NOR-Gatter ist eine invertierte Version des OR-Gatters. Bei diesem ist Y wahr, wenn weder A noch B ein Signal führen. Das NOR-Gatter kann daher auch aus einem OR- und einem NOT-Gatter nachgebaut werden.

Kein Gatter: Diode

Eine Diode ist zwar kein Gatter, aber dennoch wird sie vom Mesecons-Mod im selben Stil implementiert. Eine Diode hat einen Ein- und einen Ausgang, diese werden in Verbund „Durchlassrichtung“ und „Sperrrichtung“ genannt, das Signal wird von einer Diode nur in Durchlassrichtung weitergeleitet, bei einem signal aus der Sperrrichtung wird das Signal zurückgehalten.

Auf der nächsten Seite: Verwendungsbeispiele anhand derer der praktische Nutzen der Gatter demonstriert wird.