逻辑门是处理逻辑和计算的基础，这一章我们就来了解一下逻辑门的工作原理。
这一章用到的硬件材料：面包板-1块、绿色LED-4颗、P型三极管-6颗、触点开关-6颗、1kΩ电阻-10颗，导线若干。
开关(Switch)
在上一章我们提到了需求材料中需要用到三种开关，但是在实际计算过程当中，我们不可能全部使用手动开关，所以我们需要一个元件，有三个接口，两个输入、一个输出，其中一个输入口作为开关状态输入，通电时开关闭合(通电)，不通电时断开(断电)。
我们可以使用继电器来作为电路开关，继电器中一般会有一个电磁铁。控制电路通电时，电磁铁产生磁性，吸住导电贴片，电路闭合；控制电路断开时磁性消失，导电贴片断开。实际上，在很多远程控制电路或需要低电压操作高电压开关的电路中，继电器就被作为控制开关来使用。但是继电器有两个缺点：一是体积太大，二是延迟极高，这两个缺点对于我们CPU制造来说都是致命的。所以在我们制造CPU时会使用到P型(PNP型)三极管(也就是上一章提到的晶体管)来实现这个功能。
P型三极管有三个引脚，分别是：发射极E、基极B、集电极C。其中，源极连接到高电压，基极连接到低电压，集电极连接到需要控制的电流。
如果要使用三极管实现开关功能，我们只需要把发射极E和集电极C连接到用电器电路中，把基极B连接到控制电路输出。比如如果我们需要控制一个LED灯的点亮，只需要把发射极连接到+5V，集电极连接到LED正极，LED负极连接到接地，基极连接到控制电路的输出，这样当控制电路高电平时，LED灯亮，控制电路低电平时LED灯灭，这也是我们后面用到的BUFFER的原理，即输出与输入相同：
| IN | OUT |
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
缓冲(BUFFER)
将上述电路以电路图方式呈现如下：
从输入和输出上看来，BUFFER似乎没有什么作用，但是实际上在后续存储开发时，BUFFER电路能发挥非常大的作用。
非门(NOT)
非门与BUFFER相反，其输出和输入相反：
| IN | OUT |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
其电路图实现如下：
NOT与BUFFER在原理上的不同是将LED灯与三极管并联，当开关闭合时，三极管激活，集电极输出电流，同时LED被短路，否则LED正常构成回路。
与门(AND)
与门有两个输入和一个输出，其要求两个输入高电平时，输出高电平，否则永远输出低电平：
| IN1 | IN2 | OUT |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
与门很简单，只需要将两个三极管串联即可，两个三极管同时接收高电平信号，才输出高电平，其电路图如下：
或门(OR)
或门与与门类似，也是两个输入，其中至少一个输入高电平，则输出高电平，只有在两个都输入低电平时输出低电平。
| IN1 | IN2 | OUT |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
在电路图上与与门不同的时，或门将两个三极管并联，其中一个三极管基极接收到高电平信号时，就会输出高电平，如下：
至此，我们就实现了最基础的与或非三个门以及缓冲BUFFER，我们可以尝试使用元器件在面包板上搭建这些逻辑门电路：
有了这三个基础逻辑门，我们就可以基于这些逻辑门来实现其他逻辑门了，不过由于其他逻辑门搭建过程太枯燥，我就不在面包板上实际搭建出来了，也不一个一个地从元件开始画电路图了。后面我就使用turling complete来演示逻辑门的实现。
与非门(NAND)
与非门的输出与与门相反，其实就是与门后加一个非门，其输入输出如下：
| IN1 | IN2 | OUT |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
其实现图如下：
或非门(NOR)
或非门只在两个输入都为低电平时才输出高电平：
| IN1 | IN2 | OUT |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
其实现图如下：
异或(XOR)
异或门只在两个输入电平状态不同时输出高电平，否则输出低电平：
| IN1 | IN2 | OUT |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
其实现图如下：
同或(XNOR)
通过与异或输出相反，在XOR后面加个非门即可：
| IN1 | IN2 | OUT |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
其实现图如下：
德·摩根定律
百度百科对德·摩根定律的解释如下：
在命题逻辑和逻辑代数中，德摩根定律（或称德·摩根定理）是关于命题逻辑规律的一对法则。
奥古斯都·德·摩根首先发现了在命题逻辑中存在着下面这些关系：
非(P 且 Q) = (非 P) 或 (非 Q)
非(P 或 Q) = (非 P) 且 (非 Q)
将德·摩根定律应用到逻辑电路设计当中，我们可以完成任意逻辑门之间的转换，至于具体如何实现，大家可以在有需要的时候再仔细研究。(实际上是我不知道该怎么讲这个东西了?)
总结
以上就是所有的7个基本逻辑门的实现方法，我们后续会使用封装好的芯片来代替晶体管实现逻辑门，以减小CPU的面积及复杂度。
下一章我们将使用逻辑门搭建一个可以计算加法的全加器，以实现一些简单的数学加法运算，同时也是我们迈向"数据处理"的第一步。