第二章计算机的逻辑电路-01

1、第二章 计算机的逻辑部件前言q计算机的基本组成是计算机的基本组成是5大部分：大部分： 控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 每个部分又都是由集成电路板组成，每个电路板上是每个部分又都是由集成电路板组成，每个电路板上是由许多集成电路芯片组成，每个芯片由基本的逻辑电路由许多集成电路芯片组成，每个芯片由基本的逻辑电路组成。组成。 逻辑电路就是由最基本的逻辑门电路（逻辑电路就是由最基本的逻辑门电路（gate）组成。）组成。 因此，整个计算机的最基本的构成单位就是逻辑门电因此，整个计算机的最基本的构成单位就是逻辑门电路。路。CPU运算器运算器控制器控制

2、器存储器存储器输入设备输入设备输出设备输出设备计算机计算机: :芯片芯片芯片芯片芯片芯片芯片芯片: :电路板电路板逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门: :逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门芯片芯片一、计算机中常用的组合逻辑电路如果逻辑电路的输出状态仅和当时的输入状态有关，而与过去的输入状态无关，称这种逻辑电路为组合逻辑电路。常见的组合逻辑电路有：加法器算术逻辑单元译码器数据选择器常用逻辑门电路符号n与门、或门、非门n与非门、或非门n与或非门n异或门1、加法器（1）加法器是计算机基本运算部件之一。半加器：半加器：不考虑进位输入时，两数码XnXn，YnYn相加称为半加。

3、和 HnHn 的表达式如下： Hn = XnHn = XnYn + XnYn + XnYn = Xn YnYn = Xn Yn Cn = Xn Cn = XnYnYn 功能（真值）表： Xn YnHn Cn 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 XnYnHnCn异或门的其他应用n可控原/反码输出电路异或门的其他应用n数码比较器异或门的其他应用n奇偶检测电路1、加法器（2）功能（真值）表： 1位全加器的表示 Xn Yn Cn-1Fn Cn 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1

4、0 0 1 0 1 1 1全加器全加器XnYnFnCnCn-11、加法器（3）全加器：全加器：考虑进位输入时，两数码Xn，Yn，进位Cn-1相加称为全加。结果：和 Fn n，向高位进位C Cn n 的表达式如下： F Fn n= X= Xn nY Yn nC Cn-1n-1+ X+ Xn nY Yn nC Cn-1n-1+ X+ Xn nY Yn nC Cn-1n-1+ X+ Xn nY Yn nC Cn-1n-1 C Cn n= X= Xn nY Yn nC Cn-1n-1+ X+ Xn nY Yn nC Cn-1n-1+ X+ Xn nY Yn nC Cn-1n-1+ X+ Xn nY Y

5、n nC Cn-1n-1 Fn = XnYnCn-1+ XnYnCn-1+ XnYnCn-1+ XnYnCn-1Cn = XnYnCn-1+ XnYnCn-1+ XnYnCn-1+ XnYnCn-1 Fn =XnYn Cn-1 - 奇偶校验(真值表输入1或3个1)Cn=XnYn+XnCn-1+YnCn-1 - 真值表输入2或3个1（卡诺图化简）1、加法器（4）将 n 个全加器相连可得 n 位加法器每一级加法器的延迟2级门，设一级门延迟为t，4位加法器的各级进位C1=2t，C2=4t，C3=6t，C4=8t。各级结果F1-F4的延迟统一为2t。 全加器全加器X4Y4F4C4全加器全加器X3Y3F

6、3C3全加器全加器X2Y2F2C2全加器全加器X1Y1F1C1C01、加法器（5） 由于进位是串行传送的，加法时间与位数有关。超前进位产生电路： 首先考虑进位产生的条件，即： Cn = XnYn + (Xn+Yn)Cn-1 C4 = X4Y4 + (X4+Y4) X3Y3 + (X4+Y4)(X3+Y3) X2Y2 + (X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2) X1Y1 + (X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)(X2+Y2) C0这样的话，位加法器的进位C4只需要3级门延迟，就可以稳定了。1、加法器（6）下面我们引入进位传递函数Pi只和进位产生函数Gi的概念。它们的定义为： Pi = Xi+Yi Gi = XiYi Pi的意义是：允许低位向高位传送进位； Gi的意义是：产生向高位的进位。将Pi、Gi代入，便可得： C1 = G1 + P1C0 C2 = G2 + P2G1 + P2P1C0 C3 = G3 + P3G2 + P3P2G1 + P3P2P1C0 C4 = G4 + P4G3 + P4P3G2 + P4P3P2G2 + P4P3P2P1C0看书上P30,图2.14。由图可以看到；只要X1X4、Y1Y4、C0同时到来，就可几乎同时形成C1C4和F1F4。 1、加法器（7）n由图2.12 (a)可知