第3章数字逻辑基础

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1、第3章：数字逻辑基础计算机系统的硬件是有许多逻辑器件组成的，它们一般可以分成组合逻辑器件和时序逻辑器件两大类。如果该器件的输出状态仅与当时的输入状态有关，而与过去的输入状态无关，则称为组合逻辑器件，组合逻辑电路的基本单元为门电路，常用的组合逻辑器件有加法器、算术逻辑运算单元（ALU）、译码器等；如果逻辑器件的输出状态不但与当时的输入有关，而且还与电路在此刻以前的状态有关，则称为时序逻辑器件，时序逻辑器件内必须包含能存储信息的记忆元件(触发器)，它是构成时序逻辑电路的基础，常用的时序逻辑器件有计数器、寄存器等。内容展开3.1基本运算3.1.1逻辑运算3.

2、1.2移位运算3.2逻辑门与触发器3.2.1逻辑门电路3.2.2触发器3.3计算机中的逻辑部件3.3.1全加器3.3.2计数器3.3.5寄存器3.1基本运算数字系统或计算机中的基本运算包括：逻辑运算和移位运算，它们都是二进制数字的位运算，是构成其它各种运算的基础。逻辑运算：与、或、非以及其它复合逻辑移位运算：(算术逻辑循环)左、右移位3.1.1逻辑运算“或”运算∨“与”运算∧“非”运算0+0=00·0=0=10+1=10·1=01+0=11·0=0=01+1=11·1=1表3-1三种基本逻辑运算例如：X=10101011，Y=11100001，则X

3、∧Y=10100001；X=10101011，Y=11100001，则X∨Y=11101011；X=1010，Y=1000，则=0101，=0111。1、算术右移：X3X2X1X0X3X3X2X12、算术左移：X3X2X1X0X2X1X003、逻辑右移：X3X2X1X00X3X2X14、逻辑左移：X3X2X1X0X2X1X005、循环右移：X3X2X1X0X0X3X2X16、循环左移：X3X2X1X0X2X1X0X37、带进位位的循环右移：CX3X2X1X0X0CX3X2X18、带进位位的循环左移：CX3X2X1X0X3X2X1X0C3.1.2移位运算

4、3.2逻辑门与触发器计算机系统的硬件是有许多逻辑器件组成的，它们一般可以分成组合逻辑器件和时序逻辑器件两大类。如果某器件的输出状态仅与当时的输入状态有关，而与过去的输入状态无关，则称为组合逻辑器件；如果逻辑器件的输出状态不但与当时的输入有关，而且还与电路在此刻以前的状态有关，则称为时序逻辑器件。组合逻辑电路的基本单元为门电路；时序逻辑器件内必须包含能存储信息的记忆元件——触发器，它是构成时序逻辑电路的基础。3.2.1逻辑门名称函数及功能逻辑符号“与”门F=AB“或”门F=A+B“非”门F=“与非”门F=“异或”门F=A+B=A⊕B&≥11&=1触发器的

5、特点1）两个互补的输出端Q和2）两个稳定的状态。通常将Q=1和=0称为“1”状态，而把Q=0和=1称为“0”状态。当输入信号不发生变化时，触发器状态稳定不变。3）在一定输入信号作用下，触发器可以从一个稳定状态转移到另一个稳定状态。通常把输入信号作用之前的状态成为“现态”，记作Qn和n，而把输入信号作用后的状态称为触发器的次态，记作Q(n+1)和(n+1)。为了简单起见，一般省略现态上的上标n，就用Q和表示现态。显然，次态就是现态和输入的函数。3.2.2触发器1、基本R-S触发器RSQ00不定01010111不变1）电路图2）逻辑符号3）功能表4）次态方

6、程：Qn+1=+RDQ=05）状态转换图1）逻辑符号2）功能表3）状态表2、D触发器DQ（n+1）0101QQ（n+1）D=0D=10100114）次态方程Q（n+1）=D5）状态转换图1）逻辑符号2）功能表3）状态表3、J-K触发器4）次态方程Q（n+1）=J+Q5）状态转换图JKQ（n+1）00011011Q01QQ（n+1）/JK0001101101010010113.3基本逻辑器件常用的组合逻辑器件有加法器、算术逻辑运算单元（ALU）、译码器、编码器、多路选择器、多路分配器等。常用的时序逻辑器件有计数器、寄存器、序列检测器、代码产生器等。设有两

7、个四位二进制数相加，其竖式如下：1010……被加数A0011……加数B+00100……低位向高位的进位Ci-11101……和S3.3.1全加器计数器是一种对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路，被计数的脉冲信号称作“计数脉冲”。计数器的“数”是用触发器的状态组合来表示的，在计数脉冲作用下使一组触发器的状态逐个转换成不同的状态组合来表示数的增加或减少，即可达到计数的目的。3.3.2计数器计数器的种类很多，按其进位制可分为二进制、十进制和任意进制计数器；按其功能可分为加法计数器、减法计数器和加/减可逆计数器等。下图是“模”为16的二进制可逆加/减计数器。引脚名称

8、功能输入端CrD、C、B、ACPUCPD清除预置控制预置初始值累加计数脉冲累减计数脉冲输出端Q