Gerbang Logika

 

Aktivitas SK-K8-02: Gerbang Logika

Aktivitas ini bertujuan melatih peserta didik untuk memahami mekanisme internal pemrosesan data pada unit pengolahan logika dan aritmetika.

Apa Yang Kalian Perlukan?

1. Komputer/Laptop.
2. Web Browser (Google Chrome/Firefox/Microsoft Edge).
3. Simulator Gerbang Logika (https://logic.ly/demo/).

Central Processing Unit (CPU)

Central Processing Unit (CPU) adalah otak dari sebuah komputer, yang berisi semua sirkuit yang dibutuhkan untuk memproses input, menyimpan data dan hasil keluaran. CPU selalu mengikuti instruksi program komputer yang memberitahukan data mana yang harus diproses dan bagaimana memprosesnya. CPU dapat memproses setiap instruksi program komputer dengan mudah karena ada Control Unit (CU) dan Arithmetic Logic Unit (ALU). CU tahu bagaimana menafsirkan instruksi program, sedangkan ALU tahu bagaimana menambahkan angka.

Secara fisik, CPU adalah sirkuit terintegrasi atau yang juga dikenal dengan nama chip. Dengan kata lain, CPU merupakan sirkuit terpadu yang mengintegrasikan jutaan atau miliaran komponen listrik kecil, mengaturnya, dan menyesuaikan semuanya dalam sebuah kotak yang ringkas.

Secara abstraksi, dalam melakukan perhitungan, CPU mengombinasikan berbagai gerbang logika menjadi sebuah gerbang sirkuit. Gerbang logika bekerja pada bilangan biner yaitu,  angka 1 dan 0 dengan cara mengambil dua input biner, melakukan operasi pada mereka, dan mengembalikan output. Ada tujuh jenis Gerbang logika, yaitu AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND, dan XNOR.

Input dan Output Gerbang Logika

Gerbang logika bekerja pada bilangan biner yaitu,  angka 1 dan 0, yang artinya input dan output pada gerbang logika hanya terdiri dari 2 simbol angka tersebut. Untuk lebih jelasnya nilai 1 dan 0 pada gerbang logika dapat dianalogikan sebagai berikut:

1. Benar dan Salah: nilai “benar” ekuivalen dengan “1”, sedangkan nilai “salah” ekuivalen dengan “0”.
2. Nyala (ON) dan Mati (OFF): nilai “ON” (dalam keadaan nyala) ekuivalen dengan “1”, sedangkan yang nilai “OFF” (dalam keadaan mati) ekuivalen dengan “0.”
3. Ya dan Tidak: Ini adalah analogi yang mudah dimengerti. Nilai “Ya” ekuivalen dengan “1”, sedangkan input “Tidak” ekuivalen dengan “0”.
4. Terbuka dan Tertutup: Analogi ini dapat digunakan untuk menggambarkan situasi seperti pintu atau saklar. Input “Terbuka” bisa dianggap sebagai “1”, sementara input “Tertutup” bisa dianggap sebagai “0”.
5. Aktif dan Non-Aktif: Dalam konteks pengendalian perangkat elektronik atau software, input yang “Aktif” berarti “1”, sedangkan yang “Non-Aktif” berarti “0”.
6. Mengalir dan Tidak Mengalir: Analogi ini cocok untuk digunakan dalam aplikasi listrik atau pengaliran data. Input yang “Mengalir” bisa dianggap sebagai “1”, sedangkan input yang “Tidak Mengalir” bisa dianggap sebagai “0”,
7. Terisi dan Kosong: Dalam beberapa situasi, input yang “Terisi” bisa dianggap sebagai “1”, sementara yang “Kosong” bisa dianggap sebagai “0”.

Gerbang Logika AND

Gerbang ini mengimplementasikan operasi logika AND, yang berarti nilai outputnya akan “1” (benar) hanya jika semua inputnya juga “1” (benar). Namun, jika setidaknya salah satu dari inputnya adalah “0” (salah), maka outputnya akan menjadi “0” (salah).

Dengan menggunakan simulator gerbang logika (https://logic.ly/demo/) buatlah rangkaian seperti gambar berikut:

Rangkaian

Tabel Pengujian

Nyalakan dan matikan saklar pada input A dan B secara bergantian seperti pada tabel pengujian, kemudian tentukan nilai output dari tabel pengujian tersebut!

Gerbang Logika OR

Gerbang ini mengimplementasikan operasi logika OR, yang berarti nilai outputnya akan “1” (benar) hanya jika salah satu inputnya “1” (benar). Namun, jika semua inputnya adalah “0” (salah), maka outputnya akan menjadi “0” (salah).

Dengan menggunakan simulator gerbang logika (https://logic.ly/demo/) buatlah rangkaian seperti gambar berikut:

Rangkaian

Tabel Pengujian

Nyalakan dan matikan saklar pada input A dan B secara bergantian seperti pada tabel pengujian, kemudian tentukan nilai output dari tabel pengujian tersebut!

Gerbang Logika NOT

Gerbang NOT memiliki satu input dan satu output. Operasinya sangat sederhana: membalikkan nilai inputnya. Jika inputnya adalah “1” (benar), maka outputnya adalah “0” (salah). Jika inputnya adalah “0” (salah), maka outputnya adalah “1” (benar).

Dengan menggunakan simulator gerbang logika (https://logic.ly/demo/) buatlah rangkaian seperti gambar berikut:

Rangkaian

Tabel Pengujian

Nyalakan dan matikan saklar pada input A seperti pada tabel pengujian, kemudian tentukan nilai output dari tabel pengujian tersebut!

Gerbang Logika XOR

Gerbang XOR mengimplementasikan operasi logika XOR, yang menghasilkan output “1” (benar) jika kedua inputnya saling berlawanan, artinya jika salah satu input “1” (benar) dan input lainnya “0” (Salah) maka outputnya “1” (benar). Jika kedua input adalah “0” atau “1”, maka output akan menjadi “0”.

Dengan menggunakan simulator gerbang logika (https://logic.ly/demo/) buatlah rangkaian seperti gambar berikut:

Rangkaian

Tabel Pengujian

Nyalakan dan matikan saklar pada input A dan B secara bergantian seperti pada tabel pengujian, kemudian tentukan nilai output dari tabel pengujian tersebut!

Gerbang Logika NAND

Gerbang NAND adalah kependekan dari “NOT-AND”, yang berarti hasil operasi logika dari gerbang ini adalah kebalikan dari operasi logika gerbang AND. Output Gerbang logika NAND akan selalu “1” (benar) kecuali jika kedua inputnya adalah “1” (benar). Dalam hal ini, outputnya menjadi “0” (salah) jika kedua inputnya adalah “1” (benar).

Dengan menggunakan simulator gerbang logika (https://logic.ly/demo/) buatlah rangkaian seperti gambar berikut:

Rangkaian

Tabel Pengujian

Nyalakan dan matikan saklar pada input A dan B secara bergantian seperti pada tabel pengujian, kemudian tentukan nilai output dari tabel pengujian tersebut!

Gerbang Logika NOR

Gerbang NOR adalah kependekan dari “NOT-OR,” yang berarti hasil operasi logika dari gerbang ini adalah kebalikan dari operasi logika gerbang OR. Output Gerbang logika NOR akan selalu “0” (salah) kecuali jika kedua inputnya adalah “0” (salah). Outputnya Gerbang logika NOR akan menjadi “1” (benar), jika kedua inputnya adalah “0” (salah).

Dengan menggunakan simulator gerbang logika (https://logic.ly/demo/) buatlah rangkaian seperti gambar berikut:

Rangkaian

Tabel Pengujian

Nyalakan dan matikan saklar pada input A dan B secara bergantian seperti pada tabel pengujian, kemudian tentukan nilai output dari tabel pengujian tersebut!

Gerbang Logika XNOR

Gerbang logika XNOR adalah singkatan dari “exclusive NOR”, yang berarti outputnya akan bernilai “1” (benar) hanya jika kedua inputnya sama (keduanya 0 atau keduanya 1).

Dengan menggunakan simulator gerbang logika (https://logic.ly/demo/) buatlah rangkaian seperti gambar berikut:

Rangkaian

Tabel Pengujian

Nyalakan dan matikan saklar pada input A dan B secara bergantian seperti pada tabel pengujian, kemudian tentukan nilai output dari tabel pengujian tersebut!

Tantangan:

Lengkapi tabel pengujian pada gerbang logika AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND, dan XNOR!