第2章 计算机的逻辑部件

1、佐原健二计算机的逻辑组件，2.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.1三态电路三态电路是数字系统中广泛使用的重要总线接口电路。3状态：0状态、1状态、高电阻状态Z. 3状态语句的应用如图2.5和图2.6所示。2.1.2 xor及其应用程序，1 .可控制的原始/反代码输出电路图2.8是4位源/反代码输出电路。2.半加法器不考虑进位输入的加法器(见图2.11)。数值比较器图2.9是4位比较器。4.奇偶校验检测电路图2.10是8位奇偶校验检测电路。2.1.3加法器，加法器是计算机的基本运算组件之一。1.半加法器：不考虑进位输入的加法器。菜单如下表所示。HN=xn yn=xnn，半加法器的逻辑图，2.1

2、.3加法器，2。完整加法器：包含舍入分录的加法器。菜单显示在下表中，表可以获得以下表达式：利他也可以实现，这时实际上使用了两个半加法器。Fn=xnncn-1，整个加法器，整个加法器的逻辑图如下所示：连接整个加法器，n个完整加法器，即可获得n位加法器。下图是4位串行进位加法器。高级进位加法器，上面的n位加法器，将位间舍入串联传递，必须等到本位全加法和Fi较低的进位Ci-1来，因此加法时间与位数相关。只有在更改进位位传输的路径时，才能加快加法器操作。一种解决方案是使用“高级进位生成电路”同时创建舍入，从而实现快速添加。我们称这个加法器为高级进位加法器。高级进位加法器，高级进位生成电路根据你们四舍五

3、入的形成条件实现。满足以下条件之一时形成C1:(1) x1，y1表示“1”；(2)X1，Y1，其中一个是“1”，进位C0是“1”。因此，如果C1=X1Y1 (X1 Y1)C0满足以下条件之一，则C2: (1) x2，y2将变为“1”:(2)X2，Y2为“1”，X1，Y1为“1”。(3) X2，Y2为“1”，X1，Y1为“1”，C0为“1”。因此，您可以使用高级舍入加法器(C3)，例如C2=x2y 2(x2y 2)x1y 1(x2y 2)(x1 y1)c0。C4表达式如下：C3=x3y 3(x3y 3)x2y 2(x2y 3)(x2y 2)X11(x3y 3)(x2y 2)(x1y 1)c0c

4、4=x4y 4(x4y 4)x 3yy 4可以将此舍入视为子对象超出父对象，直接传递到父对象。Gi的含义是，当Xi，Yi都为“1”时，无论是否有舍入的输入，高值都会生成舍入。C1C4上的Pi，Gi替代：C1=gp1c 0c 2=G2 p2g 1 P2P 1c 0 C3=G3 p3g 2 p3p 2g 1 p3p 2p 1c 0c C4=G4 P4 G3 p4p 3g 2 p4p 3p 2g 1 p4p 1 P2P 1c 0，进阶因此，可以由Pi，Gi定义，也可以用not、and和or、and或not格式替换，如Hi=PiGi、高级回车、高级回车生成电路和4位高级回车逻辑图。逻辑单元是更强大的组

5、合逻辑电路。2.1.4算术逻辑单元，算术逻辑单元是ALU。可以执行各种算术和逻辑运算。ALU的基本逻辑结构是高级进位加法器，更改加法器的Gi和Pi以获得各种计算能力。目前广泛使用的4位ALU中型集成电路是SN74181(参见图2.15)。菜单中的“加”表示算术加，“是逻辑加”。可以执行16个算术运算和16个逻辑运算，M是在M=H时执行逻辑运算的状态控制端。M=L，执行算术运算，S0S3是确定电路执行的算术运算或逻辑运算种类的运算选择控件。A3A0，B3B0是参与运算的两个数字，Cn是ALU的最小位进位输入，F3F0是运算的结果。算术逻辑单元、由四个74181电路组成的算术逻辑单元可以配置16位

6、ALU。在图中，索引速度很快，但索引是按切片传递的，因此形成F0F15需要更长的时间。将上述16位ALU中的4位组成一个组，将使用4位高级进位加法器“位间快速进位”等形成方法，在16位ALU中获得16位快速ALU。如74181芯片内部逻辑图所示，芯片的p，g输出用于生成组舍入传递函数Pn和组舍入生成函数Gn。实际上，您可以将4个74181和高级进位扩展器74182结合使用，以配置16位快速ALU。由于设备集成增加，可以将更多位ALU集成到单个芯片上的算术逻辑单元。例如，在80年代后期，AMD的AM29332是32位ALU设备，在Intel的Pentium处理器上，32位ALU仅在芯片内的某些电

7、路上具有不同的设备，但其基本原理仍然相似。2.1.5解码器、n个输入变量2n(或小于2n个)输出，每个输出对应于n个输入变量的最小条目之一。如果导入是组合，则只有一个输出为“0”(或“1”)，其馀输出为“1”(或“0”)。解码器的目的是将输入代码转换为相应的控制电位，以执行代码所需的操作。图2.19显示了2输入4输出解码器的逻辑图。解释器中经常设置“创建功能”控制端e，当该端为“1”时，将禁止解码器功能，此时所有输出为“1”。能量方面的一个主要功能是用于扩展输入变量的数量。图2.20是使用两个3输入8输出解码器扩展到一个4输入16输出解码器的电路。解码器、解码器、2.1.6数据选择器和数据选择

8、器(也称为多开关)是基于and或or语句的电路。信号选择允许从多个输入通道中选择一个通道的数据作为输出图2.21。2-4-通道选择1数据选择器的逻辑图和菜单。其中，S0，S1是信道选择信号，e是终端，D0D3是输入数据，输出y的表达式使e的行为类似于解码器中的e，并且可以使用它来扩展选择器中的信道数。数据选择器、2.2顺序逻辑电路(自学)、2.3阵列逻辑电路、阵列逻辑电路近年来发展迅速。“阵列”表示逻辑组件排列在硅芯片上。一些相关概念：RAM:随机访问内存，随机内存。存储设备以可读/写内存(SRAM(静态RAM)和dram(动态ram)排列。ROM: read only memory，只读内存

9、。是一种重要的阵列逻辑电路。常用于存储计算机中的固定信息(如BIOS等)。PROM、EPROM、E2PROM、flash等。Pla:可编程逻辑阵列programmable logic array。内部和阵列，或者阵列可以由用户编程。阵列逻辑电路，PAL:可编程阵列逻辑，可编程阵列逻辑。和阵列可以由用户编程，或者阵列不能由用户编程。编程是一次性的，即编程后不能重写。GAL: general array logic，通用阵列逻辑。比PAL更强大的阵列逻辑电路。其输出具有逻辑宏单元，可以对其进行编程以获得各种输出形式，从而大大提高了功能。可以重新编程。GA: gate array阵列。逻辑功能强大的

10、阵列逻辑电路。在芯片上创建阵列形式的栅极电路，根据用户要求互连栅极阵列的栅极电路，然后通过集成电路制作过程实现互连，以实现所需的逻辑功能。阵列逻辑电路、MA:微控制器阵列、宏单元阵列是功能比GA更强、强度更高的阵列电路，除了芯片上排列的栅极电路外，还包括触发器、加法器、寄存器、ALU等。Pga:可编程浇口PGA:可编程网关阵列。结合编程灵活性和宏单元阵列的高密度电路。与PGA、MA的一个区别是，在PGA内部按数组分布的宏块都可以由用户编程。也就是说，通过软件支持，无需集成电路制造工厂的介入，用户可以自行安装，这种部署可以修改，因此连接非常灵活。PLD: progRAMmable logic devices。一般将阵列逻辑电路(ram除外)统称为可编程逻辑设