计算机组成原理补充知识：门电路
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验目的，通过本次实验，深入了解计算机组成原理的相关知识，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理。
实验一，逻辑门电路实验。
在本次实验中，我们学习了逻辑门电路的基本原理和实现方法。
逻辑门电路是计算机中最基本的组成部分，通过逻辑门电路可以实现各种逻辑运算，如与门、或门、非门等。
在实验中，我们通过搭建逻辑门电路并进行实际操作，深入理解了逻辑门的工作原理和逻辑运算的实现过程。
实验二，寄存器和计数器实验。
在本次实验中，我们学习了寄存器和计数器的原理和应用。
寄存器是计算机中用于存储数据的重要部件，而计数器则用于实现计数功能。
通过实验操作，我们深入了解了寄存器和计数器的内部结构和工作原理，掌握了它们在计算机中的应用方法。
实验三，存储器实验。
在实验三中，我们学习了存储器的原理和分类，了解了不同类型的存储器在计算机中的作用和应用。
通过实验操作，我们进一步加深了对存储器的认识，掌握了存储器的读写操作和数据传输原理。
实验四，指令系统实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的指令系统，了解了指令的格式和执行过程。
通过实验操作，我们掌握了指令的编写和执行方法，加深了对指令系统的理解和应用。
实验五，CPU实验。
在实验五中，我们深入了解了计算机的中央处理器（CPU）的工作原理和结构。
通过实验操作，我们学习了CPU的各个部件的功能和相互之间的协作关系，掌握了CPU的工作过程和运行原理。
实验六，总线实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的总线结构和工作原理。
通过实验操作，我们了解了总线的分类和各种总线的功能，掌握了总线的数据传输方式和时序控制方法。
结论：通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理的相关知识，掌握了计算机硬件的基本组成和工作原理。
通过实验操作，我们加深了对逻辑门电路、寄存器、计数器、存储器、指令系统、CPU和总线的理解，为进一步学习和研究计算机组成原理奠定了坚实的基础。
希望通过不断的实践和学习，能够更深入地理解和应用计算机组成原理的知识。
什么是逻辑门电路常见的逻辑门有哪些
什么是逻辑门电路常见的逻辑门有哪些逻辑门电路是现代电子电路中常见的一种技术组件，在计算机科学和电子工程领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍逻辑门电路的概念以及常见的逻辑门类型。
一、什么是逻辑门电路逻辑门电路是一种由逻辑门组成的电子电路，用于执行逻辑运算。
逻辑门是一个具有一个或多个逻辑输入和一个逻辑输出的设备，它根据输入信号的逻辑状态（通常是高电平或低电平）产生相应的输出信号。
逻辑门电路由多个逻辑门组成，通过逻辑门之间的连接和组合，可以实现复杂的逻辑运算和控制功能。
逻辑门电路广泛应用于数字电子系统，如计算机、手机、数码电视等。
二、常见的逻辑门类型1. 与门（AND Gate）与门是最基本的逻辑门之一，它具有两个或多个输入端和一个输出端。
当所有输入端都为高电平时，输出端才为高电平；只要有一个输入端为低电平，输出端就为低电平。
与门的符号通常用一个圆圈表示，并在圆圈内部标注与门的名称和输入端的数量。
例如，一个具有两个输入端的与门的符号为： |───|AND|───|2. 或门（OR Gate）或门是另一个常见的逻辑门，在多个输入端中只要有一个为高电平时，输出端就为高电平；只有所有输入端都为低电平时，输出端才为低电平。
或门的符号通常用一个“＋”符号表示，并在符号上标注或门的名称和输入端的数量。
例如，一个具有三个输入端的或门的符号为： ___───| OR |───___3. 非门（NOT Gate）非门也被称为反相器，它只有一个输入端和一个输出端。
非门的输出与输入电平相反，即当输入端为高电平时，输出端为低电平；当输入端为低电平时，输出端为高电平。
非门的符号通常用一个小圆圈表示，并在圆圈内部标注非门的名称。
例如，一个非门的符号为：|───|NOT|───|4. 异或门（XOR Gate）异或门是逻辑门中的一种特殊类型，它具有两个输入端和一个输出端。
当两个输入端的电平相同时，输出端为低电平；当两个输入端的电平不同时，输出端为高电平。
电路-门电路和组合逻辑电路
03
门电路的特性
门电路具有输入和输出两个端子，输入信号通过内部逻辑运算得到输出
信号。门电路的特性包括逻辑功能、输入电阻、输出电阻和扇入扇出能
力等。
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路
组合逻辑电路由门电路组成，用于实现一组特定的逻辑功能。常见 的组合逻辑电路有编码器、译码器、多路选择器等。
组合逻辑电路设计步骤
波形图分析法
总结词
通过观察信号波形的变化，分析电路的 输入输出关系和信号处理过程。
VS
详细描述
波形图分析法主要用于模拟电路的分析。 通过观察信号波形的形状、幅度、频率等 参数，分析电路对信号的处理过程，如放 大、滤波、调制等。同时，通过比较输入 输出信号的波形，可以理解电路的输入输 出关系和工作原理。
态图等描述电路功能的工具。
04
电路设计方法
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
门电路设计
01
门电路
门电路是数字电路的基本单元，用于实现逻辑运算。常见的门电路有与
门、或门、非门等。
02
门电路设计步骤
根据逻辑需求，选择合适的门电路类型，确定输入和输出信号，然后根
据逻辑关系连接门电路。
逻辑关系
每种类型的门电路都有特定的逻辑关系，例如与门在所有输入为 高电平时输出为高电平，否则输出为低电平。
门电路的应用
01
基本逻辑运算
门电路是实现基本逻辑运算的电 子元件，广泛应用于数字电路和 计算机中。
控制电路
02
03
信号转换
门电路可以用于控制其他电路的 工作状态，实现复杂的控制逻辑。
门电路可以将模拟信号转换为数 字信号，或者将数字信号转换为 模拟信号。
数电第三章门电路
§3.4 TTL门电路
数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个 完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。 使用时接：电源、输入和输出。数字集成电 路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价 格便宜的特点。
TTL型电路：输入和输出端结构都采用了半导体晶 体管，称之为: Transistor— Transistor Logic。
输出高电平
UOH (3.4V)
u0(V)
UOH
“1”
输出低电平
u0(V)
UOL
UOL (0.3V)
1
(0.3V)
2 3 ui(V)
1 2 3 ui(V)
阈值UT=1.4V
传输特性曲线
理想的传输特性 28
1、输出高电平UOH、输出低电平UOL UOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。 典型值UOH=3.4V UOL 0.3V 。
uA t
uF
截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 ——C、 E间相当于开关断开。
+ucc
t
4
0.3V
3.2.3MOS管的开关特 恒流区：UGS>>Uth ， UDS
性： +VDD
0V ——D、S间相当于 开关闭合。
R
uI
Uo
Ui
NMO S
uO
夹断区： UGS< Uth， ID=0 ——D、S间相当于开关断开。
3.3.4 其它门电路
一、 其它门电路
其它门电路有与非门、或非门、同或门、异或门等等,比如：
二、 门电路的“封锁”和“打开”问题
A B
&
Y
C
当C=1时，Y=AB.1=AB
计算机组成原理补充知识：门电路
0 &
1 1
0 A
1
0
1
1
0
B
1 C
21
Ai Bi Ci 1
Ci Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1
Ai Bi Bi Ci 1 Ai Ci 1
16
AiBi Ci-1
&
Si Ai Bi Ci 1 Ci Ai Bi BiCi 1 AiCi 1
A B C
上海交大：
+
“或”门
1
“或非” 门逻辑状态表 Y A B C Y 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0
10
“非”门
A B C
+
Y
“或非”门
逻辑表达式：
Y=A+B+C
有“1”出“0”，全“0”出 “1”
上海交大：
例：根据输入波形画出输出波形 + A A & Y1 B B
A B Y1 Y2
Y2
有“1” 0”出“1” 0”，全“0” 1”出 “0” 1”
11
上海交大：
补充三、加法器
加法器: 实现二进制加法运算的电路 如：
要考虑低位 来的进位
0 0 0 1
全加器实现
+ 0 0 1 1
进位
1 1 0 1 0 0
19
上海交大：
写出逻辑表达式
Y0=A B C Y2=A B C Y4=A BC Y6=A B C
Y1=A B C Y3=A B C Y5=A B C Y7=A B C
计算机组成原理3
A(A＋B) 0 0 1 1
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
A B
AB 与 A B
AB
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
AB
AB
1 0 0 0
1 0 0 0
1 1 1 0
1 1 1 0
计算机组成原理
13
逻辑代数的基本定理
代入定理
A＋B A B
A (D C) A (D C) A D C
逻辑门电路
1．介绍基本门电路的概念 2．将讨论数字集成电路的几种主要类型,重点是 双极型TTL集成门电路 3 ．MOS型数字集成电路
计算机组成原理
15
一、与门
电路工作原理、逻辑符号
VCC +6V
R 3.9k A 3V 0V B D1 F 3.7V D2 0.7V 0 0 3 3
电位关系
输入
VA（V）
VCC G B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
A1
B1
… …
A8 B8
DIR 1
0 0
DIR
0
G
29
MOS逻辑门
作为开关应用的MOS管 NMOS管开关
VDD
A=0，开关断开，F=1，图a A=1，开关闭和，F=0，图b VDD F D vO
VDD
F D vO
G S 图b
D
A
vI
R2 T
2
C
VO F 2 T5
F=F1 F2 = AB· CD
= AB ＋CD
23
R3
计算机组成原理
2、实现电平转换
VCC (10V) RL A B
基本逻辑门电路
第一节基本逻辑门电路1、1 门电路的概念:实现基本与常用逻辑运算的电子电路,叫逻辑门电路。
实现与运算的叫与门,实现或运算的叫或门,实现非运算的叫非门,也叫做反相器,等等(用逻辑1表示高电平;用逻辑0表示低电平)11、2 与门:逻辑表达式F＝A B即只有当输入端A与B均为1时,输出端Y才为1,不然Y为0、与门的常用芯片型号有:74LS08,74LS09等、11、3 或门: 逻辑表达式F＝A+ B即当输入端A与B有一个为1时,输出端Y即为1,所以输入端A与B均为0时,Y才会为O、或门的常用芯片型号有:74LS32等、11、4.非门逻辑表达式F=A即输出端总就是与输入端相反、非门的常用芯片型号有:74LS04,74LS05,74LS06,74LS14等、11、5.与非门逻辑表达式 F=AB即只有当所有输入端A与B均为1时,输出端Y才为0,不然Y为1、与非门的常用芯片型号有:74LS00,74LS03,74S31,74LS132等、11、6.或非门: 逻辑表达式 F=A+B即只要输入端A与B中有一个为1时,输出端Y即为0、所以输入端A与B均为0时,Y才会为1、或非门常见的芯片型号有:74LS02等、11、7.同或门: 逻辑表达式F=A B+A BAFB11、8、异或门:逻辑表达式F=A B+A B=1FB11、9、与或非门:逻辑表逻辑表达式F=AB+CDABC F11、10、RS触发器:电路结构把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接,即可构成基本RS触发器,其逻辑电路如图7.2.1、(a)所示。
它有两个输入端R、S与两个输出端Q、Q。
工作原理 :基本RS触发器的逻辑方程为:根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:1、当R=1、S=0时,则Q=0,Q=1,触发器置1。
2、当R=0、S=1时,则Q=1,Q=0,触发器置0。
=1＆≥1如上所述,当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时,它的两个输出端Q与Q有两种互补的稳定状态。
门电路及组合逻辑电路
6
0110 1001 0101 1100
7
0111 1010 0100 1101
8
1000 1011 1100 1110
9
1001 1100 1101 1111
权 8421
2421
5421 码
0000 0001 0010 0011 0100 1000 1001 1010 1011 1100 5421
二、复合逻辑运算
1．与非 —— 由与运算 和 非运算组合而 成。
2．或非 —— 由或运算和 非运算组合 而成。
“与非”真值
表 输入
输出
A
B
L
A
0
0
1
0
1
1
B
1
0
1
1
1
0
& L=A·B
“或非”真值Leabharlann 表 输入输出A
B
L
A
≥1
0
0
1
0
1
0
B
1
0
0
1
1
0
L=A+B
3、与或非门 由与门、或门和非门构成与或非门。
逻辑与（逻辑乘）的运算规则为：
+VCC （ +5V）
L=AB
R
D1
3kΩ
000 010 100 111 A
L
D2
与门的输入端可以有多个。下图为一 B
个三输入与门电路的输入信号A、B、
与门电路
C和输出信号F的波形图。
A B C F
2．或运算
A
B
V
L
A
≥1
L=A+B
B
数字电子技术基础第二章门电路PPT课件
或门
实现逻辑或运算，当至少 一个输入为高电平时，输 出为高电平；否则输出为 低电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入 为高电平时，输出为低电 平；当输入为低电平时， 输出为高电平。
门电路的分类
按功能分类
可分为与门、或门、非门、 与非门、或非门等。
按结构分类
可分为晶体管-晶体管逻辑 门（TTL）、金属氧化物 半导体逻辑门（MOS）等。
实践能力。
02 门电路的基本概念
逻辑门电路
逻辑门电路是数字电路的基本 单元，用于实现逻辑运算。
常见的逻辑门电路有与门、或 门、非门、与非门、或非门等。
逻辑门电路通常由晶体管、电 阻、电容等元件组成，具有高 电平、低电平和高阻态三种输 出状态。
常用逻辑门电路
01
02
03
与门
实现逻辑与运算，当所有 输入都为高电平时，输出 为高电平；否则输出为低 电平。
门电路在其他领域的应用
自动化控制
门电路可以用于实现自动化控制中的逻辑控制、 顺序控制等功能。
电子游戏
门电路可以用于实现电子游戏中的逻辑运算、状 态检测等功能。
智能家居
门电路可以用于实现智能家居中的控制逻辑、传 感器检测等功能。
05 门电路的实例分析
实例一：基本逻辑门电路的应用
基本逻辑门电路
包括与门、或门、非门等，是数字电路中最基本的逻辑单 元。
06 总结与展望
门电路的重要性和作用
门电路是数字电子技术的核心组件，它在数字电路中起到逻辑运算和信号控制的作 用。
门电路能够实现逻辑函数的运算，从而实现各种复杂的逻辑功能，是构成各种数字 系统和电子设备的基础。
门电路在计算机、通信、自动化等领域中有着广泛的应用，对现代科技的发展起着 至关重要的作用。
逻辑门电路原理
逻辑门电路原理
逻辑门电路是由逻辑门元件（比如与门、或门、非门等）组成的电路，用于实现不同逻辑功能的处理。
逻辑门电路的原理是基于布尔代数的原理，通过输入信号的组合，产生特定的输出信号。
与门是逻辑门电路中最简单的一种。
它有两个输入端和一个输出端。
当两个输入同时为高电平（1）时，输出才为高电平（1），否则输出为低电平（0）。
与门电路可以用晶体管来实现。
其中，两个输入信号接通到两个晶体管的基极，输出信号从两个晶体管的发射极中获取。
或门是逻辑门电路中另一种常见的门电路。
它也有两个输入端和一个输出端。
当两个输入中至少一个为高电平（1）时，输出就为高电平（1），只有当两个输入都为低电平（0）时，输出为低电平（0）。
或门电路可以通过将两个输入信号连接到两个晶体管的集电极，输出从两个晶体管的发射极中获取来实现。
非门是逻辑门电路中最简单的一种反转门电路。
它只有一个输入端和一个输出端。
当输入为高电平（1）时，输出为低电平（0），反之亦然。
非门电路可以通过一个晶体管来实现，输入信号通过晶体管的基极，输出来自晶体管的发射极。
逻辑门电路的原理基于布尔代数，通过在输入信号之间的逻辑运算，实现特定的逻辑功能。
在电子数位系统中，逻辑门电路被广泛应用于数字电路中，如计算机、电子器件等。
它们可以
实现逻辑运算、信号控制、数据存储等功能，是现代电子设备中不可或缺的一部分。
计算机组成原理前置课程
计算机组成原理前置课程
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门基础课程，对于
想要深入了解计算机硬件体系结构和原理的学生来说是必修的一门课程。
在学习计算机组成原理前，要有一定的基础知识，包括：
1. 编程语言：计算机组成原理课程中会使用汇编语言进行讲解，因此学生需要掌握一门编程语言，例如C语言或Java语言。
2. 数字电路：数字电路是计算机组成原理的一个重要前置知识，它是计算机内部电路的基础。
学生需要学习数字电路的基本概念、逻
辑门电路、时序电路等内容。
3. 数据结构：计算机组成原理课程中会使用到各种数据结构，
例如数组、链表、栈、队列等，因此学生需要在学习计算机组成原理前，对数据结构有一定的了解。
4. 操作系统：操作系统是计算机系统的核心，理解操作系统的
原理和机制有助于提高对计算机组成原理的理解。
除了上述基础知识，学生还需要具备良好的数学和物理基础，包
括高等数学、线性代数、离散数学、物理学等。
只有具备了这些基础
知识，学生才能更好地理解计算机组成原理课程中的各种概念和原理。
门电路工作原理及相应逻辑表达式
门电路工作原理及相应逻辑表达式示例文章篇一：哎呀呀，你们知道门电路是啥不？我一开始也不知道，后来老师给我们讲，我才发现，这可太有趣啦！就好像我们的生活中有各种开关，门电路就像是那些神奇的电子开关。
比如说与门，它就像是两个小伙伴一起拉绳子，只有两个人都用力拉，才能把东西拉起来。
这里面的两个输入信号，就像这两个小伙伴，只有都有“力量”（也就是都为高电平），输出才有“力量”（高电平）。
再说说或门，这就像两个小伙伴比赛跑步，只要有一个人跑得快，就算赢。
只要两个输入信号中有一个是高电平，输出就是高电平，是不是很神奇？还有非门呢，它就像是个调皮的小镜子，你给它一个笑脸（高电平），它就给你个哭脸（低电平），反过来也是一样。
我记得有一次上课，老师问我们：“如果把与门和或门放在一起，会发生什么呢？”大家都开始叽叽喳喳地讨论起来。
有的同学说：“那肯定更复杂啦！”有的同学则皱着眉头思考。
老师笑着说：“你们想想啊，与门要两个都对，或门只要一个对，这要是组合起来，不就像是要过两道关卡，一道关卡严，一道关卡稍微宽松点嘛。
”大家恍然大悟，纷纷点头。
其实门电路的逻辑表达式就像是给这些神奇的开关写的“说明书”。
通过这些表达式，我们能清楚地知道输入和输出之间的关系。
我觉得门电路真的太酷啦！它让我看到了电子世界里那些看不见的“规则”，就像我们生活中的各种规则一样，只有明白了，才能玩得转。
你们难道不觉得这很有趣吗？反正我是被深深地吸引啦！示例文章篇二：哎呀，我的天呐！门电路？这听起来是不是超级神秘又复杂？其实啊，它就像我们玩的捉迷藏游戏一样有趣呢！让我来给你讲讲啥是门电路。
想象一下，我们有一个小小的房子，房子有两个门，一个是“与门”，一个是“或门”。
先说这个“与门”，它就像是一个特别严格的老师。
只有当两个同学都答对问题，老师才会表扬他们。
在电路里呢，只有当两个输入信号都为1 的时候，输出信号才是1 ，这是不是很像老师的严格要求？“或门”呢，就像是一个很宽容的家长。
基本逻辑门电路
基本逻辑门电路逻辑门电路是构成数字电路的基础。
它们是能够执行逻辑操作的电子元件，通过输入电信号和逻辑规则，输出电信号。
现如今，逻辑门电路应用非常广泛，例如计算机、移动设备和工业、医疗领域等，都离不开逻辑门电路的应用。
一. 逻辑门电路分类逻辑门电路可以分为基础逻辑门电路和组合逻辑门电路。
基础逻辑门电路的作用是完成基本逻辑运算，其中包括与门、或门、非门。
组合逻辑门电路是基础逻辑门电路的组合，输出还可以输入到其它逻辑门电路中。
1.与门与门又叫AND门，它的输入端接有两个或多个信号，只有当所有的输入信号都为1时，输出信号才为1，否则输出信号为0。
2.或门或门又叫OR门，它的输入端有两个信号或多个信号，只要有一个输入信号为1，输出信号就为1，否则输出信号为0。
3.非门非门又叫NOT门，它的输入端只有一个信号，如果该信号为1，则输出信号为0；反之，如果输入信号为0，则输出信号为1。
二. 逻辑门电路的组合组合逻辑门电路包括多个基础逻辑门电路的组合，为用户提供了各种复杂的逻辑运算。
常见的组合逻辑门电路有：1.与-非门与-非门又叫NAND门，它的输入和输出都是逆的。
当所有输入信号都为1时，输出信号为0，否则输出信号为1。
2.或-非门或-非门又叫NOR门，它的输入和输出都是逆的。
只有当所有输入信号都为0时，输出信号才为1，否则输出信号为0。
3.异或门异或门又叫XOR门，它的输入端有两个信号或多个信号，只有当输入信号中正好有一个为1时，输出信号才为1，否则输出信号为0。
三. 逻辑门电路的应用逻辑门电路在计算机领域有极其广泛的应用。
只有逻辑门电路的组合，才能实现计算机的算数运算和逻辑运算；只有逻辑门电路的组合，才能实现大型计算机的逻辑控制和存储器的运算。
此外，逻辑门电路还广泛应用于移动设备和工业、医疗领域中。
总之，逻辑门电路是数字电路的基础，由此可见，它在各种电器中有着重要的应用作用。
无论是基础逻辑门电路还是组合逻辑门电路，都具有广泛的应用前景。
门电路和组合逻辑电路
首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的 含义。
设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：
开工为“1”，不开工为“0”； G1和 G2运行为“1”，不运行为“0”。
(1) 根据逻辑要求列状态表 逻辑要求：如果一个车
间开工，只需G2运行即可 满足要求；如果两个车间 开工，只需G1运行，如果 三个车间同时开工，则G1 和 G2均需运行。
12. 3.1 加法器
二进制
十进制：0~9十个数码，“逢十进一”。 在数字电路中，为了把电路的两个状态 (“1”
态和“0”态)与数码对应起来，采用二进制。 二进制：0，1两个数码，“逢二进一”。
12. 3.1 加法器
加法器: 实现二进制加法运算的电路
如：
00 0 1
+ 00 1 1
进位
11
01 0 0
输入
X1
X2
组合逻辑电路
Xn
组合逻辑电路框图
...
Y1
Y2 输出
Yn
12. 2. 1 组合逻辑电路的分析
已知逻辑电路 确定 逻辑功能
分析步骤：
(1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式 (2) 运用逻辑代数化简或变换 (3) 列逻辑状态表 (4) 分析逻辑功能
例 1：分析下图的逻辑功能
. . & Y2 A A B
2. 或门电路
逻辑表达式： Y=A+B+C
(3) 逻辑关系：“或”逻辑
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
逻辑符号：
A B C
>1
Y
“或” 门逻辑状态表
A B CY
00 00 01 01 10 10 11 11
门电路及组合逻辑电路
由元器件老化、温度变化等引起的时好时坏的故障。
瞬态故障
由电磁干扰、静电放电等引起的短暂性故障。
故障诊断方法和技术
直观检查法
通过直接观察电路元器 件、连接线等是否异常
来判断故障。
逻辑笔测试法
利用逻辑笔测试电路各 点的逻辑状态，通过对
比分析找出故障。
替换法
用好的元器件替换怀疑 有问题的元器件，观察
寄存器传输控制电路设计
寄存器选择电路设计
根据控制信号选择相应的寄存器进行数据传输。
数据传输控制电路设计
控制数据的输入、输出以及寄存器之间的数据 传输。
时序控制电路设计
产生时序信号，控制寄存器传输操作的时序关系。
06 故障诊断与可靠性考虑
常见故障类型及原因
永久故障
由元器件损坏、电路连接错误等引起的不可恢复的故障。
门电路及组合逻辑电路
contents
目录
• 门电路基本概念与原理 • 基本门电路分析与设计 • 组合逻辑电路分析方法 • 常见组合逻辑功能模块介绍 • 组合逻辑电路设计实例分析 • 故障诊断与可靠性考虑
01 门电路基本概念与原理
门电路定义及作用
门电路定义
门电路是数字逻辑电路的基本单元，用于实现基本的逻辑运算功能。
定期维护和检测
对电路进行定期维护和检测，及时发现并处 理潜在故障。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
通过求补码的方式实现二进制数的减法运算，同 样需要使用基本逻辑门电路。
乘法器设计
将乘法运算转换为加法和移位操作，通过组合逻 辑电路实现乘法功能。
比较器设计
等于比较器
比较两个输入信号是否相等，输出相应的电平信号。
逻辑门电路的基本原理与实现
逻辑门电路的基本原理与实现逻辑门电路是现代电子技术中的基础组成部分，它们负责执行逻辑运算，使电子设备能够根据输入信号的不同来产生不同的输出信号。
在本文中，我们将探讨逻辑门电路的基本原理及其实现方式。
逻辑门电路的基本原理可以追溯到二进制数的运算。
二进制数是由0和1组成的数制系统，可以用来表示信息。
在逻辑门电路中，0和1被分别表示为低电平和高电平。
逻辑门电路的输入可以是一个或多个二进制数，其输出也是一个二进制数，根据不同的输入信号，逻辑门电路能够实现与、或、非等逻辑运算。
首先，让我们来看看与门电路。
与门电路有两个或多个输入，其输出仅在所有输入都为高电平时才为高电平，否则为低电平。
与门电路可以用逻辑运算符“&&”来表示。
与门电路在很多电子设备中被广泛应用，例如计算机的逻辑芯片内部就包含多个与门电路。
接下来，我们来讨论或门电路。
或门电路也有两个或多个输入，其输出只要有一个输入为高电平，输出就为高电平。
或门电路可以用逻辑运算符“||”表示。
或门电路常用于连接多个输入的场景，例如在多个传感器信号的输入中，只要有一个传感器检测到目标，就可以触发输出信号。
除了与门和或门，还有一种重要的逻辑门电路是非门电路。
非门电路只有一个输入，其输出为输入的反相信号。
非门电路可以用逻辑运算符“！”来表示。
非门电路常用于发光二极管(LED)的驱动电路中，当输入信号为低电平时，LED亮；当输入信号为高电平时，LED灭。
除了这些基本的逻辑门电路，还有其他更复杂的逻辑门电路，如与非门、或非门、异或门等。
这些门电路通过组合连接、增加输入端口和连接多个基本门电路来实现更复杂的逻辑运算。
逻辑门电路的实现方式有多种。
最早期的逻辑门电路是由电子管和继电器构成的，但这些器件大型、能耗高、效率低。
现在，逻辑门电路主要由晶体管或集成电路(IC)实现。
晶体管是一种半导体器件，它能够放大和开关电流。
IC是集成了多个晶体管和其他器件的芯片，它具有体积小、功耗低、速度快的特点。
电路中的逻辑门电路
电路中的逻辑门电路电路是应用于电子设备中的一种基础组件，而逻辑门电路是电路中的一类特殊电路，主要用于处理和操作不同的信号。
逻辑门电路通过组合不同的逻辑门，可以实现各种复杂的逻辑运算和控制功能。
逻辑门电路的基本组成是由逻辑门和连接线组成的。
逻辑门是一种特殊的电子元件，能够对输入信号进行特定的逻辑运算，并输出相应的结果。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
与门是最简单的逻辑门之一，它有两个输入端和一个输出端。
当且仅当两个输入端都是高电平时，输出端才会给出高电平信号。
或门也是常见的逻辑门之一，它也有两个输入端和一个输出端。
当两个输入端中至少有一个是高电平时，输出端就会给出高电平信号。
非门是只有一个输入端和一个输出端的逻辑门。
它的输出与输入相反，即当输入端为高电平时，输出端为低电平；当输入端为低电平时，输出端为高电平。
异或门是一种多功能的逻辑门，有两个输入端和一个输出端。
当两个输入端的电平相同时，输出端为低电平，而当两个输入端的电平不同时，输出端为高电平。
通过组合不同的逻辑门，可以构建出复杂的逻辑电路。
例如，通过连接多个与门的输出端，再通过一个或门进行输入信号的合并，就可以构建出一个多输入的逻辑电路。
这样的复杂电路可以用来实现逻辑运算、信号控制和信息处理等功能。
逻辑门电路在电子设备中有着广泛的应用。
在计算机中，逻辑门电路被用于处理和操作数字信号，实现各种算术、逻辑和控制运算。
在通信设备中，逻辑门电路可以用来控制信号的传输和处理，确保信号的准确和安全。
在电子游戏中，逻辑门电路可以用来控制角色的动作和情节的发展。
然而，逻辑门电路也存在一些问题。
一方面，逻辑门电路的连接线非常复杂，容易出现信号干扰和延迟等问题。
另一方面，逻辑门电路的构建和维护需要大量的时间和成本，尤其是在需要实现复杂功能时。
为了应对这些问题，人们不断研究和改进逻辑门电路的设计和性能。
例如，采用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术可以降低逻辑门电路的功耗和噪声。
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不考虑低位 来的进位 半加器实现
12
1 半加器
上海交大：
半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来 自低位的进位。 半加器： 两个输入 A B S C 逻辑符号： A B 表示两个同位相加的数
两个输出
表示半加和
表示向高位的进位 CO S C
13
上海交大：
半加器逻辑状态表 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 S 0 1 1 0 C 0 0 0 1 A
上海交大：
1
“与非” 门逻辑状态表 Y A B C Y 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
9
“非”门 &
A B C
Y
“与非”门
逻辑表达式：
Y=A B C
有“0”出“1”，全“1”出 “0”
2.“或非” 门电路
3. “或” 门电路
逻辑表达式： Y=A+B+C “或” 门逻辑状态表 A B C Y 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1
6
即：有“1”出“1”， 全“0”出“0”
逻辑符号： A + B C
Y
上海交大：
4. “非” 门电路
逻辑表达式：Y=A “非” 门逻辑状态表
A 0 1 Y 1 0
逻辑符号
A
1
Y
7
上海交大：
5. “异或” 门电路
逻辑表达式：
Y A B
真值表 A B 0 0 1 1 0 1 0 1
Y 0 1 1 0
即：不同出“1”， 相同出“0”
逻辑符号：
A B
Y
8
补充二、基本逻辑门电路的组合 1.“与非” 门电路 A & B C “与”门
A + 220V
B
真值表 A B 0 0 1 1 0 1 0 1
Y 0 1 1 1
Y
-
逻辑表达式： Y = A + B “或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一 具备时，该事件就发生。
3
上海交大：
例3. “非”逻辑关系
状态表
逻辑表达式：Y = A
A 0 1
Y 1 0
“非”逻辑关系是否定或相反的意思。
Ai Bi Ci 1
Ci Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1
Ai Bi Bi Ci 1 Ai Ci 1
16
AiBi Ci-1
&
Si Ai Bi Ci 1 Ci Ai Bi BiCi 1 AiCi 1
上海交大：
补充一、逻辑门电路的基本概念
1、逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 用以实现逻辑关系的电子电路。 所谓门就是一种开关，它能按照一定的条 件去控制信号的通过或不通过。
门电路主要有：与门、或门、非门、与非 门、或非门、异或门等。
它的输入和输出信号都是用电位的高低表
示。
1
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例1. “与”逻辑关系
A B + 220V -
A Y 0 0 1 1
状态表 B 0 1 0 1
Y 0 0 0 1
逻辑表达式： Y = A • B
“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部 具备时，该事件才发生。 设：开关断开、灯不亮用逻辑 “0”表示，开关 闭合、灯亮用 逻辑“1”表示。
2
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例2. “或”逻辑关系
上海交大：
例：根据输入波形画出输出波形 + A A & Y1 B B
A B Y1 Y2
Y2
有“1” 0”出“1” 0”，全“0” 1”出 “0” 1”
11
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补充三、加法器
加法器: 实现二进制加法运算的电路 如：
要考虑低位 来的进位
0 0 0 1
全加器实现
+ 0 0 1 1
进位
1 1 0 1 0 0
上海交大：
& &
+
Ci
=1 逻辑图
Si
17
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3 译码器
译码将代码的组合译成一个特定的输出信号。
二 进 制 代 码
3位 译码器
8个
高 低 电 平 信 号
18
上海交大：
例：三位二进制译码器（输出高电平有效） 状 态 表 输 入 输 出 A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
15
上海交大：
Ai Bi Ci-1 Si Ci 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 (2) 写出逻辑式 1 1 1 1 1 Si Ai Bi Ci 1 Ai BiCi 1 Ai BiCi 1 Ai Bi Ci 1 (1) 列逻辑状态表
0 &
1 1
0 A
1
0
1
1
0
B
1 C
21
19
上海交大：
写出逻辑表达式
Y0=A B C Y2=A B C Y4=A BC Y6=A B C
Y1=A B C Y3=A B C Y5=A B C Y7=A B C
20
逻辑图 Y0 Y1
0 &
A A B B C C
上海交大：
Y2 0 &
Y3 1 &
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Y4 0 &
Y5 0 &
Y6 0 &
Y7 0 &
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
B
.
.
&
S
C
逻辑表达式
逻辑图
C AB
S AB A B A B C AB
14
2 全加器
上海交大：
全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来 自低位的进位。 全加器： Ai 表示两个同位相加的数 输入 B
i
Ci-1
输出 Si Ci
表示低位来的进位
表示本位和
表示向高位的进位 逻辑符号： Ai Si Bi CO Ci Ci-1 CI
A B C
上海交大：
+
“或”门
1
“或非” 门逻辑状态表 Y A B C Y 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0
10
“非”门
A B C
+
Y
“或非”门
逻辑表达式：
Y=A+B+C
有“1”出“0”，全“0”出 “1”
4
上海交大：
2. “与” 门电路
逻辑表达式
Y=A B C
“与” 门逻辑状态表 A B C Y 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1
5
即：有“0”出“0”， 全“1”出“1”
逻辑符号 A & B C
Y
上海交大：