第1章 计算机系统结构概述(第05讲).ppt

1、1,计算机组成 与系统结构,第一章 计算机系统结构概述 （第05讲）,2,逻辑门电路的分类,组合逻辑电路 不具备记忆功能，任意时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与电路过去的电平状态无关。 建立在简单逻辑门基础上，可以直接用真值表和逻辑表达式表示。 时序逻辑电路 具有记忆功能，电路的输出不仅取决与当时的输入状况，而且取决于电路过去的状态。 建立在触发器的基础上，如寄存器、计数器,3,1.1.2 逻辑运算的开关电路,组合逻辑电路应用实例 加法器，编码器，译码器， 多路选择器,组合逻辑电路 逻辑门，布尔代数，卡诺图,4,逻辑门,逻辑变量和基本的逻辑运算 逻辑变量 逻辑代数的变量，一般用大写字

2、母A、B、表示,算术运算和逻辑运算,逻辑代数中的三种基本逻辑运算： 逻辑与、逻辑或、逻辑非,5,与逻辑,Y=AB,A,B,+,Y,逻辑与（逻辑乘）：只有决定事物结果的 全部条件同时具备时，结果才发生。,_,6,逻辑或（逻辑加）：在决定事物结果的多个条件中，只要有任何一个满足，结果就会发生。,Y=A+B,或逻辑,7,逻辑非（逻辑反）：只要条件具备了，结果便不会发生。而此条件不具备时，结果一定发生。,非逻辑,Y=,8,A,B,Y,或门,A,B,Y,与门,A,Y,非门,逻辑门常用符号,A,B,Y,或非门,A,B,Y,与非门,异或门,A,B,Y,同或门,A,B,Y,9,基本逻辑门的比例关系,10,11

3、,12,13,14,15,16,布尔代数,常见的逻辑门电路的布尔函数： 与非门 或非门 与或非门 异或门 同或门,布尔函数：一种对二进制变量进行逻辑 操作的代数函数。,F=f(x1,x2,.xn,) xi:0,1 i=1,2,n F:0,1,17,根据布尔函数可以得到逻辑电路图,F,D,C,B,F = AB + CD,A,18,布尔函数真值表,19,正逻辑或门,正逻辑与门,负逻辑与门,负逻辑或门,正逻辑与负逻辑,正逻辑:“1”逻辑代表真，“0”逻辑代表假,负逻辑:“0”逻辑代表真，“1”逻辑代表假,Y = AB,Y = A + B,20,实际中：,作开关使用。,Y=AB,B=0，Y=0,B=1

4、，Y=A,B=0，Y=A,作可控求反器、比较器使用。,21,布尔代数规则,变量本身的规则如下：,A 0 = 0,A 1 = A,A A = A,A A = 0,A + 0 = A,A + 1 = 1,A + A = A,A + A = 1,A = A,22,布尔代数规则,交换律 A+B=B+A AB=BA,结合律 A+(B+C)=(A+B)+C,分配律 A(B+C)=AB+AC,吸收律 A+AB=A AB+AB=A,基本公式如下：,A(BC)=(AB)C,23,布尔代数规则,摩根定理 A+B = A B,基本定理如下：,AB = A + B,对偶定理 A + BC = (A+B)(A+C),A

5、(B+C)=AB+AC,用途：化简布尔函数、逻辑电路图,24,基本公式验证方法,25,用卡诺图表示最小项 用卡诺图表示逻辑函数 用卡诺图化简逻辑函数 具有随意项的逻辑函数的化简,卡诺图,用卡诺图表示最小项,26,四变量的卡诺图,用卡诺图表示最小项,27,用卡诺图表示逻辑函数,28,用卡诺图化简逻辑函数,29,用卡诺图化简具有任意项的逻辑函数,10,1,x,x,30,用卡诺图化简逻辑表达式，并把化简结果取反。,课堂练习：,31,第一章,用卡诺图化简，没有多余的方块群，不一定最简,非最简,最简,32,组合逻辑电路应用实例 加法器，编码器，译码器， 多路选择器,组合逻辑电路 逻辑门，布尔代数，卡诺图

6、,33,常用的组合逻辑电路,加法器 译码器 编码器 多路选择器,34,设计组合电路的步骤如下:,对问题进行描述 定义输入输出变量名 写出真值表 根据真值表写出输出表达式，并化简。 画逻辑图 买器件 设计电路板、加工、制板 焊接,35,编码器的定义与功能,编码器,36,编码：将特定含义的输入信号（文字、数字、 符号）转换成二进制代码的过程。 实现编码操作的电路称为编码器。,N个需编码的信息,n位二进制码（2nN）,编码器的定义与功能,37,编码器,编码器有2n个输入信号，n个输出信号，输入信号中只有一个是有效的电平. 编码:将特定含义的输入信号(文字,数字, 符号)转换成二进制代码的过程. 实现

7、编码操作的电路称为编码器.,8-3编码器的真值表,F0=D1+D3+D5+D7,F1=D2+D3+D6+D7,F2=D4+D5+D6+D7,8-3编码器的逻辑表达式：,38,F0,F1,F2,8-3编码器的逻辑符号,实际应用例子： 8个开关、3个灯，如何通过观察灯来判断哪个开关具有有效的输入？,39,1. 2位二进制编码器（4线-2线编码器）,输入高电平有效，输出8421码,输入4个互斥的信号 输出2位二进制代码,编码器的定义与功能,40,1. 2位二进制编码器（4线-2线编码器）,41,2. 3位二进制编码器,输入8个互斥的信号输出3位二进制代码,42,逻辑图,43,3. 键盘输入8421B

8、CD码编码器,44,译码器,n个输入信号的译码器有2n个输出信号 每个输出信号对应于n个输入信号的一种编码 输出信号中只有一个处于有效状态 通常还有一个输出许可信号（EN）,45,译码是编码的逆过程，即将某个二进制翻译成电路的某种状态。 实现译码操作的电路称为译码器。,译码器的定义与功能,一类是将一系列代码转换成与之一一对应的有效信号，称为唯一地址译码器。 另一类是将一种代码转换成另一种代码，称为代码译码器。,46,D2 D1 D0 EN,F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0,0 0 0 1,0 0 0 0 0 0 0 1,0 0 1 1,0 0 0 0 0 0 1 0,0 1 0

9、1,0 0 0 0 0 1 0 0,0 1 1 1,0 0 0 0 1 0 0 0,1 0 0 1,0 0 0 1 0 0 0 0,1 0 1 1,0 0 1 0 0 0 0 0,1 1 0 1,0 1 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1,1 0 0 0 0 0 0 0,x x x 0,0 0 0 0 0 0 0 0,3-8译码器的真值表,3-8译码器的逻辑符号,47,3-8译码器的逻辑表达式：,F0= E D2 D1 D0,F1= E D2 D1 D0,F2= E D2 D1 D0,F3= E D2 D1 D0,F4= E D2 D1 D0,F5= E D2 D1 D0,F6= E D2 D1 D0,F7= E D2 D1 D0,48,F0,F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,000,001,010,011,100,101,110,111,D0,D1,D2,EN,逻辑电路图,49,3-8译码器(74LS138),输 入,输出。,控制端,+5V,50,51,52,多路选择器,在选择信号的作用下，从多个输入端中选择一个作为输出。,有n个选择信号的数据选择器，是从2n个输入数据线中选择一个作为输出。到底选择哪一个输入数据，由n位选择信号决定。,53,4-1多路选择器的逻辑表达式：,Y =,I,0,+,S,0,I,1,+ S,1,I,2,+