计算机原理及系统结构教学教案.ppt

《计算机原理及系统结构教学教案.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机原理及系统结构第三讲主讲教师：赵宏伟学时：64第2章数字电路基础和计算机中的逻辑部件本章主要内容数字逻辑电路基础基本逻辑门和布尔代数知识基础组合逻辑电路及其应用时序逻辑电路及其应用现场可编程器件及其应用晶体二极管及其单方向导电特性通常情况下，可把一些物体划分成导体（双向导电）和绝缘体（不导电）两大类。在这两类物体的两端有电压存在时，会出现有电流流过或无电流流过物体的两种不同情形。人们也可以制作出另外一类物体，使其同时具备导体和绝缘体两种特性，其特性取决于在物体两端所施加电压的方向，当在一个方向上有正的电压（例如0.7V）存在时，可以允许电流流过（如图所示），此时该物体表现出

2、导体的特性；而在相反的方向上施加一定大小的电压时，该物体中不会产生电流，表现出绝缘体的特性，即该物体只能在单个方向上导电，这样的物体被称为半导体。制作出的器件被称为二极管。电流i+-P13晶体三极管和反相器电路在半导体的基体上，经过人工加工，可以生产出三极管，它类似于2个背向相连接的二极管，有3个接线端，分别被称为集电极、基极和发射极，其特性是：基极发射极集电极+Vcc(+5V)接地输入电平=0.7V,三级管导通，使输出电平为0V；输入电平=0V,三级管截止，使输出电平>4V；这已经构成了反相器线路，完成逻辑取反功能。输出输入电阻电源+VccP15本章主要内容数字逻辑电路基础基本

3、逻辑门和布尔代数知识基础组合逻辑电路及其应用时序逻辑电路及其应用现场可编程器件及其应用与非门和或非门+Vcc(+5V)接地输出输入1电源输入2输入2输入1+Vcc(+5V)输出电源与非门：2路输入都高，输出才为低；或非门：任何一路输入为高，输出都为低（原1个三极管变成串接的2个三极管）（原1个三极管变成并行的2个三极管）接地当然，也可以制作并使用不带反相功能的与门和或门电路。P17逻辑运算与数字逻辑电路数字逻辑电路是实现数字计算机的物质基础。最基本的逻辑电路：与门，或门，非门；用它们可以组合出实现任何复杂的逻辑运算功能的电路。最基本的逻辑运算有：与运算，或运算，非运算，正好可以选

4、用与门、或门、非门来加以实现。逻辑关系是可以采用数学公式来表示和运算的，此数学工具就是布尔代数，又称逻辑代数。例如，A=B*C+E*/F；A为输出（运算结果），B、C、E、F为输入，*、+、/分别代表与、或、非运算符；运算符的优先级：非运算最高，与运算次之，或运算最低。这一逻辑运算功能，显然可以用与门、或门、非门来实现。逻辑功能的表示和等效电路逻辑功能可以选用布尔代数式表示，卡诺图表示，真值表表示，或者用线路逻辑图表示。下图是非门、与门、或门等的图形符号：非门与门与非门或门或非门AXBABX000010100111ABX001011101110X=A•BX=A•BX=A+BX=A

5、+B真值表XXXAAABBBAX真值表和逻辑表达式的对应关系与门与非门ABABX000010100111ABX001011101110X=A•BX=A•BABX用与逻辑写出真值表中每一横行中输出为1的逻辑表达式；用或逻辑汇总真值表中全部输出为1的逻辑。不必理睬那些输出为0的各行的内容，它们已经隐含在通过1、2两步写出的表达式中。X=A*B+A*B+A*BX真值表P20基本定理和常用公式，逻辑化简A+0=AA•0=0A+A=1A•A=0A+1=1A•1=AA+A=AA•A=AA+B=B+AA•B=B•AA=A(A+B)+C=A+(B+C)(A•B)•C=A•(B•C)A•(B+C)

6、=A•B+A•CA+B•C=(A+B)•(A+C)A+A•B=AA•(A+B)=AA+A•B=A+BA•(A+B)=A•BA•B=A+BA+B=A•B例如：A•B+A•B+A•B=A•(B+B)+A•B=A+A•B=A+B=A•BP23计算机原理及系统结构第四讲主讲教师：赵宏伟学时：64计算机中常用的逻辑器件计算机中常用的逻辑器件，包括组合逻辑和时序逻辑电路两大类别；也可以划分为专用功能和通用功能电路两大类别。组合逻辑电路的输出状态只取决于当前输入信号的状态，与过去的输入信号的状态无关，例如加法器，译码器，编码器，数据选择器等电路；时序逻辑电路的输出状态不仅和当前的输入信号的状态

7、有关，还与以前的输入信号的状态有关，即时序逻辑电路有记忆功能，最基本的记忆电路是触发器，包括电平触发器和边沿触发器，由基本触发器可以构成寄存器，计数器等部件；从器件的集成度和功能区分，可把组合逻辑电路和时序逻辑电路划分成低集成度的、只提供专用功能的器件，和高集成度的、现场可编程的通用功能电路，例如通用阵列逻辑GAL，复杂的可编程逻辑器件CPLD，包括门阵列器件FPGA，都能实现各种组合逻辑或时序逻辑电路的功能，使用更方便和灵活。计算机中常用的逻辑电路专用功能电路加法器和算术逻辑单