计算机中常用的逻辑部件.pptVIP

第二章 计算机的逻辑部件 基本内容 在计算机中，几乎所有部件（除了存储单元与外部设备）都是由逻辑电路和触发器构成的，即使是存储器和外部设备，其控制部分也是由逻辑电路和触发器构成的。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 2.2 逻辑函数的化简 2.3 逻辑门的实现 2.4 计算机中常用的组合逻辑电路 2.5 基本逻辑电路 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 基本概念 逻辑代数是1847年由英国数学家乔治·布尔（George Boole)首先创立的，所以通常人们又称逻辑代数为布尔代数。 逻辑代数与普通代数有着不同概念，逻辑代数表示的不是数的大小之间的关系，而是逻辑的关系，它仅有两种状态即：0，1。它是分析和设计数字系统的数学基础。 逻辑代数的运算规则也不同于普通的运算规则，它有三个基本的运算——与、或、非。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 基本概念 逻辑代数除了用布尔代数表示外，还常常采用另外几种工具来表述，它们是真值表法、逻辑图法、卡诺图法、波形图法、点阵图法和硬件设计语言法。 真值表用表格来表示逻辑函数，它是由逻辑变量的所有可能取值组合及其对应的逻辑函数值所构成的表格。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 基本概念 逻辑图是用规定的图形符号来表示逻辑函数运算关系的网络图形。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 基本概念 卡诺图是一种几何图形，用来简化逻辑函数表达式，并将表达式化为最简形式的有用工具。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 基本概念 波形图是用电平的高、低变化来动态表示逻辑变量值变化的图形。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 基本概念 点阵图是早期可编程逻辑器件中直观描述逻辑函数的一种方法。 点阵图 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 基本概念 硬件设计语言法是采用计算机高级语言来描述逻辑函数并进行逻辑设计的方法，它应用于可编程逻辑器件中。目前应用最广的硬件设计语言由ABLE-HDL、VHDL等。 以3-8译码器为例 module decode(in, out); input [2:0] in; output [7:0] out; assign out[0] = (!in[2]) (!in [1]) (!in[0]); assign out[1] = (!in[2]) (!in [1]) ( in[0]); assign out[2] = (!in[2]) ( in [1]) (!in[0]); assign out[3] = (!in[2]) ( in [1]) ( in[0]); assign out[4] = ( in[2]) (!in [1]) (!in[0]); assign out[5] = ( in[2]) (!in [1]) ( in[0]); assign out[6] = ( in[2]) ( in [1]) (!in[0]); assign out[7] = ( in[2]) ( in [1]) ( in[0]); endmodule 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 与逻辑(AND Logic) 与逻辑又叫做逻辑乘，可以用表达式的形式表示为: F=A·B=AB 式中的小圆点“·”表示逻辑变量A和B的与运算。书写时小圆点常常省去。 工程应用中，与运算采用逻辑与门电路来实现。 与运算可以推广到任意多变量的情况。 F=A·B·C=ABC 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 与逻辑(AND Logic) 例如：银行保险库的门上有两把锁，有两位管理员甲、乙各掌管一把钥匙，需要约定两人同时打开各自的一把锁时，他们才能进入保险库。 这是生活中进行逻辑与运算的一个例子。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 或逻辑(OR Logic) 或逻辑又叫做逻辑加，可以用表达式的形式表示为: F=A＋B 工程应用中，或运算采用逻辑或门电路来实现。 或运算可以推广到任意多变量的情况。 F=A＋B＋C 例如：家门上有一把锁，家人每人各自带一把钥匙。那么任何时候，家人无论谁均可以单独进入房间，而不必等另外的人。这是生活中进行逻辑或运算的例子。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 非逻辑(NOT Logic) 非逻辑，可以用表达式的形式表示为：F=A 式中，逻辑变量A上方的小短线“－”表示非运算。 工程应用中，非运算用非门（反相器）电路来实现。逻辑图符中，用小圆圈“○”表示非运算。 2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 复合逻辑运算 与非逻辑(NAND Logic) 或非逻辑（NOR Logic) 与或非逻辑 异或逻辑 同或逻辑