电子教案2-4逻辑运算的自动执行数字电路

大学计算机,第2章0和1,内容,2.1数制与运算,1,2,3,4,5,2.2数据的存储与表示,2.3计算与逻辑运算,2.4逻辑运算的自动执行数字电路,2.50和1的物理实现,2.6本章小结,逻辑运算的自动执行,04,2.5数字电路简介,由于电信号表示方法具有操作的特性，因此可用它作为布尔代数运算的物理表示方法，这种方法的具体实现称数字电路，或简称电路。数字电路是布尔代数的电信号物理表示的一种方式，用它可以对二进制数字及其操作作全面的电信号方式的仿真。1二进制数字0与1的表示我们一般可以用电压的高、低电平分别表示1与0，也可以用脉冲的有无分别表示1与0。,1-5,实现0和1的基本元器件:电信号和继电器开关,用继电器开关实现基本逻辑运算,“与”运算电路,“或”运算电路,“非”运算电路,实现0和1的基本元器件:二极管二极管的基本特性,实现0和1的基本元器件:三极管三极管的基本特性：开关和放大以较小的b极电流信号可控制较大的e极流过的电流-放大。,大水库,大坝,闸门控制,水,第一个三极管试验装置,用b点的0和1来控制c点产生1和0,典型的三极管电路,2三种布尔运算的表示,三个布尔运算：布尔加、布尔乘及取补运算分别可以用数字电路中的三个门电路表示，它们分别是：“与门”、“或门”及“非门”。（1）与门与门有两个输入端和一个输出端，其作用是当两个输入端均为高电平时，则在输出端会产生高电平，而在其它情况下则在输出端会产生低电平。与门的这个特性与布尔乘运算具有一致性，因此可用它表示布尔乘运算。与门的图示法可见图2-10(a)。,1-9,1-10,（2）或门或门有两个输入端和一个输出端，其作用是当两个输入端均为低电平时，则在输出端会产生低电平，而在其它情况下则在输出端会产生高电平。或门的这个特性与布尔加运算具有一致性。因此可用它表示布尔加运算。或门的图示法可见图2-10(b)。（3）非门非门有一个输入端和一个输出端，其作用是当输入端为高电平时则输出端为产生低电平；而当输入端为低电平时则输出端为产生高电平。非门的这个特性与取补运算具有一致性，因此可用它表示取补运算。图2-1三个门电路的表示法,非门的图示法可见图2-10(c)。,1-11,图2-10三种门电路的表示法,1-12,3布尔变量表示在数字电路的线路中可以传送电信号（如高、低电平），这些信号是变化的，因此可用带电信号的线路表示布尔变量。线路的图示可用直线段或折线段表示。4布尔表达式的表示由线路将三种类型的门电路连接在一起可以构成一个电路称数字逻辑电路或数字电路。一个数字电路可以表示一个布尔表达式。,1-13,下面我们可以用两个例子来说明。,例2.1用数字电路表示(+)解：该逻辑表达式可用图2-11所示的数字电路表示。例2.2用数字电路表示A(B+C)解：该逻辑表达式可用图2-12所示的数字电路表示。,5逻辑代数中其它运算的表示,布尔代数中另三种运算：谢弗运算、魏泊运算及异或运算分别可以用数字电路中的三种门电路表示，它们分别是：与非门、或非门、异或门、同或门，其图示法分别可见图2-13(a)、(b)、(c)、(d)。,1-14,图2-13另外三种电路表示法,1-15,逻辑（布尔）代数建立了二进制数字操作基本理论，它与二进制数字一起构成了计算机的基础。布尔代数的物理表示方法有多种，如电信号表示，生物信号表示及量子信号表示等，目前常用的是电信号