邏輯閘（logic gate）

邏輯閘是一個小電路，依照一條固定規則，把一兩個是/否訊號變成一個是/否訊號。可以把它想成一個事先接好的小決策者：「只有當我的兩個輸入都是 1 時才輸出 1」（這是 AND），或「任一輸入是 1 就輸出 1」（OR），或「把給我的訊號反過來」（NOT）。這裡 1 代表高電壓、0 代表低電壓，所以閘其實就是把電晶體排列好，讓輸出電壓遵循那條規則。閘是硬體的字母——少數幾種閘，重複並連接起來，就能拼出計算機所能計算的一切。

基本的閘有 NOT（反相：0 變 1）、AND（所有輸入都是 1 時才為 1）、OR（任一輸入為 1 就為 1），以及它們的反相版本 NAND（非 AND）、NOR（非 OR）和 XOR（互斥或：兩輸入不同時為 1）。每一種都由幾顆電晶體構成。例如 2 輸入的 NAND，是兩顆 n 型電晶體串聯，只有當兩個輸入都為高時才把輸出拉低，外加兩顆 p 型電晶體並聯，其餘情況把輸出拉高——所以輸出恰好在「兩輸入皆為高」時才是低，這就是「非 AND」。任何閘的完整行為都可用它的真值表記下，那張小表列出每一種輸入組合對應的輸出。

它為何重要：閘是讓雜亂的類比電晶體變成乾淨、可重複使用的數位基本元件的那一層。一旦你信任一個閘能把輸入轉成正確的輸出，你就不再去想電壓，而開始用邏輯來思考。不過真實的閘並非瞬間完成——每個閘在輸入改變後都需要一小段傳播延遲才能穩定下來，這些延遲沿著一條鏈會累加。正是這個延遲，後來限制了整個電路、乃至一顆處理器能用多快的時脈來驅動。