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1,,計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論,第3章數(shù)據(jù)表示與邏輯運(yùn)算李建義,2,,,,前言,現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算主要有兩種：算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，這些運(yùn)算是由計(jì)算機(jī)內(nèi)部的邏輯部件實(shí)現(xiàn)的，而邏輯部件是通過(guò)基本門(mén)電路實(shí)現(xiàn)的。利用這些邏輯部件，可以表示和實(shí)現(xiàn)布爾代數(shù)的各種運(yùn)算?？紤]到各種信息、指令和數(shù)據(jù)都必須以二進(jìn)制表示，本章將介紹數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示、二進(jìn)制的運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制運(yùn)算的基本邏輯部件。,3,,,,主要內(nèi)容,3.1數(shù)制及數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換3.2編碼3.3-3.4二進(jìn)制運(yùn)算:邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算3.5基本門(mén)電路3.6組合邏輯電路3.7時(shí)序邏輯電路,4,,,,ENIAC的缺點(diǎn),可靠性差，只能穩(wěn)定地工作幾小時(shí)；存儲(chǔ)容量?。褐炼嗄艽?0個(gè)字節(jié)；采用十進(jìn)制；無(wú)程序存儲(chǔ)功能，采用插拔線；功耗大，每小時(shí)150kW。,5,,,,馮諾伊曼思想,二進(jìn)制：用0、1二進(jìn)制碼組成各種信息進(jìn)行計(jì)算。存儲(chǔ)程序工作原理——計(jì)算機(jī)史上的里程碑。,JohnvonNeumann1903~1957,不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；小數(shù)點(diǎn)的表示；二進(jìn)制的運(yùn)算；,6,,,,3.1數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,十進(jìn)制的運(yùn)算,7,,,,,3.1數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,使用固定個(gè)數(shù)的數(shù)碼；0,1,2,…,9由低位向高位按“逢10進(jìn)一”的規(guī)則計(jì)數(shù)，10稱(chēng)為基數(shù)；采用“位權(quán)”表示法（按權(quán)展開(kāi)）；小數(shù)點(diǎn)的移動(dòng)等價(jià)于乘10或除10；,同一進(jìn)位制中，不同位置上的同一個(gè)數(shù)字符號(hào)所代表的值是不同的。,8,,,,3.1數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,,(1011.101)2,=1?23+0?22+1?21+1?20+1?2-1+0?2-2+1?2-3,R進(jìn)制的數(shù)S′的位權(quán)展開(kāi)多項(xiàng)式,(1011.101)8,=1?83+0?82+1?81+1?80+1?8-1+0?8-2+1?8-3,9,,,,3.1數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制（B）八進(jìn)制（O）十進(jìn)制（D）十六進(jìn)制（H）,十進(jìn)制012345678910111213141516八進(jìn)制01234567101112131415161720十六進(jìn)制0123456789ABCDEF10二進(jìn)制011011100110100010101100111010000,0—16之間整數(shù)的常用進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系,10,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換1：多項(xiàng)式替代法,(1011.101)2,=1?23+0?22+1?21+1?20+1?2-1+0?2-2+1?2-3,=(11.625)10,11,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換1：多項(xiàng)式替代法,例試用多項(xiàng)式替代法將十進(jìn)制數(shù)34.75數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。,34.75,3?101+4?100+7?10-1+5?10-2,,(3)10=(11)2,(4)10=(100)2,(7)10=(111)2,(5)10=(101)2,(10)10=(1010)2,11?10101+100?10100+111?1010-1+101?1010-2,,(100010.11)2,,,11?1010+100+1111010+10110101010=11110+100+(111?1010+101)10101010=100010+100101110101010=100010.11,,12,數(shù)制轉(zhuǎn)換1：多項(xiàng)式替代法,適用場(chǎng)合：將其他進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)例：(357)8=()10,,382+581+780,=(239)10,適用場(chǎng)合：將其他進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)例：(8BC3)16=()10,8163+B162+C161+3160,=(35779)10,13,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換2：基數(shù)除法,例試用整數(shù)除法將十進(jìn)制數(shù)92數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。,,整數(shù)部分,,小數(shù)部分,,適用場(chǎng)合：將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為其它進(jìn)制的整數(shù),14,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換2：基數(shù)除法,92,46,,23,,,11,5,,2,,1,,0,,,(92)10=(1011100)2,15,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換2：基數(shù)除法,922,115,,14,,,1,0,,,(922)10=(1632)8,例，將十進(jìn)制整數(shù)922轉(zhuǎn)換成8進(jìn)制數(shù)和16進(jìn)制數(shù),(922)10=(39A)16,16,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換2：基數(shù)除法,92,46,23,11,5,2,1,0,基數(shù)除法：任意進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換,17,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換2：基數(shù)除法,例將4進(jìn)制數(shù)321轉(zhuǎn)換為七進(jìn)制數(shù)。,321,20,,1,1,,1,0,,1,(321)4=(111)7,,18,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換3：基數(shù)乘法,例將十進(jìn)制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。,,小數(shù)部分,整數(shù)部分,,,適用場(chǎng)合：將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制小數(shù),19,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換3：基數(shù)乘法,0.6875,1.3750,0.7500,1.5000,1.0000,,B-1=1,,B-2=0,,B-3=1,,B-4=1,(0.6875)10=(0.1011)2,,20,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換3：基數(shù)乘法,0.6875,1.3750,0.7500,1.5000,1.0000,任意數(shù)制轉(zhuǎn)換,21,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換3：基數(shù)乘法,例用基數(shù)乘法將二進(jìn)制數(shù)0.1101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。,0.1101,1000.001,,1000,1.0100,,1,10.1000,,10,101.00,,101,(0.1101)2=(0.8125)10,22,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換4：混合法,多項(xiàng)式替代法：將其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；基數(shù)乘法：將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制；基數(shù)除法：將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制；,,,,23,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換4：混合法,例將四進(jìn)制數(shù)1023.231轉(zhuǎn)換為五進(jìn)制數(shù)。,(1023.231)4,=1?43+0?42+2?41+3?40+2?4-1+3?4-2+1?4-3,=(75.703125)10,75,15,,0,3,,0,0,,3,0.703125,3.515625,2.578125,2.890625,4.453125,…………,,,,(1023.231)4=(300.3224)5,24,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換5：直接轉(zhuǎn)換法,適用于：α與β滿足（為整數(shù)）2k關(guān)系。,三位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于一位八進(jìn)制數(shù)；一位八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于三位二進(jìn)制數(shù)；,16進(jìn)制與2進(jìn)制的轉(zhuǎn)換如何處理？,25,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換5：直接轉(zhuǎn)換法,例將二進(jìn)制數(shù)10000110001.1011轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。,10000110001.1011,,,,,,,,00,0,,,,,,,4,5,1,6,0,2,,(10000110001.1011)2=(2061.54)8,26,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換5：直接轉(zhuǎn)換法,例將八進(jìn)制數(shù)1037.26直接轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。,1037.26,001,000,011,111,010,110,,,,,,,(1037.26)8=(1000011111.01011)2,27,,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換6：轉(zhuǎn)換位數(shù)的確定,目的：在進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換時(shí)，保證數(shù)的精度。,(0.2)10=(0.00110011…)2,設(shè)α進(jìn)制小數(shù)為k位，為保證轉(zhuǎn)換精度，需取j位β進(jìn)制小數(shù)。,,,28,,,,數(shù)制轉(zhuǎn)換6：轉(zhuǎn)換位數(shù)的確定,例將十進(jìn)制數(shù)0.31534轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，要求轉(zhuǎn)換精度為,,,,取j=5,,29,3.2編碼,3.2.1BCD碼用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)的方法，稱(chēng)為二——十進(jìn)制代碼（Binarycodeddecimal，BCD碼）常見(jiàn)的BCD碼有：8421碼、2421碼、余3碼8421碼：N=8a3+4a2+2a1+a0例(10.54)10=(00010000.01010100)84212421碼：N=2a3+4a2+2a1+a0特點(diǎn)：編碼方案不唯一余3碼：十進(jìn)制數(shù)的8421碼加上0011得到。,,,,30,3.2.2文本,1.ASCII為每一個(gè)字符制定唯一的一個(gè)編碼，即可將一個(gè)字符串轉(zhuǎn)換成一個(gè)二進(jìn)制串美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼：Americanstandardcodeforinformationinterchange,ASCIIASCII碼采用7位編碼，可表示128位字符，計(jì)算機(jī)中用8位表示一個(gè)字節(jié)，最高位補(bǔ)0；擴(kuò)展的ASCII碼最高位為1，因此1字節(jié)的編碼共可表示256個(gè)字符。C語(yǔ)言字母基于ASCII碼字母表,,,31,3.2.2文本,2.漢字：兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)漢字3.Unicode：32位編碼，可以為全世界每種語(yǔ)言的每個(gè)字符設(shè)定一個(gè)唯一的二進(jìn)制編碼。,,,32,3.2.3圖像,1.位圖在位圖技術(shù)中，圖像被看成點(diǎn)的集合，每一個(gè)點(diǎn)稱(chēng)為一個(gè)像素；黑白圖像：用一個(gè)二進(jìn)制位（bit）表示1個(gè)像素，1表示黑色，0表示白色；彩色圖像：每個(gè)像素用24位RGB編碼來(lái)表示。R、G、B取值范圍0～255.白色RGB（255,255,255）黑色RGB（0,0,0）問(wèn)用位圖方式存儲(chǔ)一張1024512大小的圖片需要存儲(chǔ)空間是多少？,,,10245123Byte=1.5MB,33,3.2.3圖像,2.矢量圖矢量：是既有大小又有方向的量。物理中稱(chēng)為矢量，數(shù)學(xué)上稱(chēng)為向量；矢量圖是使用數(shù)學(xué)的方法構(gòu)造一些基本的幾何元素，點(diǎn)、線、矩形、多邊形、圓、弧線等，然后利用這些幾何元素構(gòu)造計(jì)算機(jī)圖形。特點(diǎn)：矢量圖形可以通過(guò)公式計(jì)算得到，無(wú)需記錄像素點(diǎn)信息，圖像文件較小。例如畫(huà)圓：只需記錄圓心坐標(biāo)和半徑。優(yōu)點(diǎn)：圖形不失真,,,34,3.2.4聲音,音頻信息編碼方法按有規(guī)律的時(shí)間間隔采樣聲波的振幅，并記錄所得到的數(shù)值序列。步驟：（1）采樣：等時(shí)間間隔的讀取聲音幅值。采樣頻率是每秒鐘抽取的樣本數(shù)，單位kHz.（2）量化：把讀取的幅值進(jìn)行分級(jí)量化，按整個(gè)波形變化的最大幅度劃分成幾個(gè)區(qū)段，把落在某個(gè)區(qū)段的采樣幅值歸為一類(lèi)，并給出相應(yīng)的量化值。,,,35,3.2.5可靠性編碼,常用可靠性編碼：格雷碼、奇偶校驗(yàn)碼、海明碼。1.格雷（Gray）碼：任意兩個(gè)相鄰數(shù)的編碼只有1位二進(jìn)制數(shù)不同。2.奇偶校驗(yàn)碼由信息位和1位校驗(yàn)位組成校驗(yàn)位的取值將使整個(gè)編碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè)（奇校驗(yàn)），或偶數(shù)個(gè)（偶校驗(yàn)）例如6編碼：奇校驗(yàn)01101偶校驗(yàn)01100,,,能夠發(fā)現(xiàn)1位錯(cuò)誤或奇數(shù)位錯(cuò)誤，對(duì)偶數(shù)位同時(shí)出錯(cuò)不能夠發(fā)現(xiàn),36,3.2.5可靠性編碼,3.海明碼具有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。即能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及哪些位出錯(cuò)。,,,37,,,,3.3二進(jìn)制邏輯運(yùn)算,10100110,11010111,01110001,運(yùn)算規(guī)則,38,,,,3.3二進(jìn)制邏輯運(yùn)算,應(yīng)用,,****掩碼：是一種特二進(jìn)制代碼序列，將源碼與掩碼經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算得出新的操作數(shù),1.與運(yùn)算（1）應(yīng)用：“清零”或“復(fù)位”，即將二進(jìn)制數(shù)的某些位變成0，做與運(yùn)算,（2）掩碼設(shè)計(jì)：要清零的相應(yīng)位置0，其余位為1（3）舉例：將8位二進(jìn)制數(shù)的最低位清零，掩碼：11111110（4）練習(xí)：將8位二進(jìn)制數(shù)的第2和5位清零？,39,,,,3.3二進(jìn)制邏輯運(yùn)算,應(yīng)用,,（4）練習(xí)：將8位二進(jìn)制數(shù)的第2和5位置位？掩碼：,2.或運(yùn)算（1）應(yīng)用：“置位”，即將二進(jìn)制數(shù)的某些位變成1（2）掩碼設(shè)計(jì)：,要置位的相應(yīng)位置1，其余位為0，做或運(yùn)算（3）舉例：將8位二進(jìn)制數(shù)的最低位置位，掩碼：00000001,00100100,40,,,,3.3二進(jìn)制邏輯運(yùn)算,應(yīng)用,,（4）練習(xí)：將8位二進(jìn)制數(shù)的第2和5反轉(zhuǎn)？掩碼：,3.異或運(yùn)算（1）應(yīng)用：“反轉(zhuǎn)”，即將二進(jìn)制數(shù)的某些位反轉(zhuǎn)（取反）。（2）掩碼設(shè)計(jì)：,要反轉(zhuǎn)的相應(yīng)位置1，其余保持不變位為0，做異或運(yùn)算（3）舉例：將8位二進(jìn)制數(shù)3-7位反轉(zhuǎn)，掩碼：,00100100,11111000,41,,,,,3.4二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算,計(jì)算機(jī)是對(duì)機(jī)器數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的，而我們最終需要的又是真值。因此，希望機(jī)器數(shù)要盡可能地滿足下列要求：,機(jī)器數(shù)必須能被計(jì)算機(jī)表示；,機(jī)器數(shù)與真值的轉(zhuǎn)換要簡(jiǎn)單，辨認(rèn)要直觀。,機(jī)器數(shù)的運(yùn)算規(guī)則要簡(jiǎn)單。,在計(jì)算機(jī)表示正負(fù)號(hào)的最簡(jiǎn)單的方法就是用0表示正號(hào)，用1表示負(fù)號(hào)。,√,√,?,42,,,,3.4.1數(shù)的原碼反碼和補(bǔ)碼表示,,43,,,,3.4.1數(shù)的原碼反碼和補(bǔ)碼表示,特殊值的原碼、反碼和補(bǔ)碼表示,,44,,,,3.4.1數(shù)的原碼反碼和補(bǔ)碼表示,長(zhǎng)度為n的數(shù)，其原碼、反碼與補(bǔ)碼均為n+1位；正數(shù)的原碼、反碼及補(bǔ)碼均相同，均為其真值前加符號(hào)位0；負(fù)數(shù)的原碼為在其真值前加符號(hào)位1；負(fù)數(shù)的反碼等于其原碼數(shù)據(jù)位按位求反；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于反碼數(shù)據(jù)位末位加1，符號(hào)不變；,如何由負(fù)數(shù)的原碼求補(bǔ)碼？如何由負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼求原碼？,45,,,,3.4.1數(shù)的原碼反碼和補(bǔ)碼表示,例已知x=+101101，y=-101101，求x和y的原碼、反碼及補(bǔ)碼。,[x]原=[x]反=[x]補(bǔ)=0101101,[y]原=1101101,[y]反=1010010,[y]補(bǔ)=1010011,1101100,1101101,,如何由負(fù)數(shù)的原碼求補(bǔ)碼？符號(hào)位不變，數(shù)據(jù)位變反加1如何由負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼求原碼？（1）補(bǔ)碼數(shù)據(jù)位減1得反碼，反碼數(shù)據(jù)位變反得原碼（2）補(bǔ)碼的數(shù)據(jù)位按位取反加1，符號(hào)位不變,46,,,,,3.4.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù),5.5,2.75,101.1,10.11,小數(shù)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部如何表示？,定點(diǎn)表示法；浮點(diǎn)表示法；,47,,,,,3.4.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù),計(jì)算機(jī)中，數(shù)字0和1是用觸發(fā)器的狀態(tài)表示的，一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)。如果一個(gè)計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為16位，其結(jié)構(gòu)可以表示如下：,,,定點(diǎn)小數(shù)表示,定點(diǎn)整數(shù)表示,48,,,,,3.4.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù),,,為了將實(shí)際的數(shù)用浮點(diǎn)整數(shù)或浮點(diǎn)小數(shù)表示，這需要對(duì)小數(shù)進(jìn)行放大處理或?qū)φ麛?shù)進(jìn)行縮小處理，以使表示的數(shù)變?yōu)檎麛?shù)或小數(shù)，稱(chēng)為選取比例因子。,小數(shù)點(diǎn)位置,小數(shù)點(diǎn)位置,49,,,,3.4.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù),例用定點(diǎn)小數(shù)和定點(diǎn)整數(shù)表示數(shù)101.1和10.11。,定點(diǎn)小數(shù),定點(diǎn)整數(shù),50,,,,,3.4.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù),所謂的浮點(diǎn)表示法，就是計(jì)算機(jī)中數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置不是固定的，或者說(shuō)是浮動(dòng)的。,,一般來(lái)講，任何十進(jìn)制數(shù)N可以表示為：,其中J稱(chēng)為階碼（可正可負(fù)），S稱(chēng)為尾數(shù)（可正可負(fù)）。,51,,,,,3.4.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù),,,階碼尾數(shù),52,,,,,3.4.2定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù),階碼，尾數(shù),階碼符號(hào),階碼,尾數(shù)符號(hào),尾數(shù),53,,,,,3.4.3算術(shù)運(yùn)算,,,,,加法運(yùn)算,減法運(yùn)算,乘法運(yùn)算,除法運(yùn)算,54,,,,,3.4.3算術(shù)運(yùn)算,例已知x=+1101，y=+0110，用原碼運(yùn)算計(jì)算x-y之值。,（1）將數(shù)用原碼表示；（2）比較兩個(gè)數(shù)的大小，用大的減小的，同時(shí)確定結(jié)果的符號(hào)；,[x]原=0,1101,[y]原=0,0110,0,0111,,x-y=+0111,運(yùn)算規(guī)則,55,,,,,3.4.3算術(shù)運(yùn)算,例已知x=+1101，y=+0110，用反碼運(yùn)算計(jì)算x-y之值。,[x]反=0,1101,[-y]反=1,1001,10,0110,,x-y=+0111,1,0,0111,運(yùn)算規(guī)則,,56,,,,,3.4.3算術(shù)運(yùn)算,例已知x=+1101，y=+0110，用補(bǔ)碼運(yùn)算計(jì)算x-y之值。,[x]補(bǔ)=0,1101,[-y]補(bǔ)=1,1010,10,0111,,x-y=+0111,,,運(yùn)算規(guī)則,,57,,,,,3.5邏輯門(mén)電路,在數(shù)字系統(tǒng)中，各種功能部件都是由基本邏輯電路實(shí)現(xiàn)的。這些基本電路控制著系統(tǒng)中信息的流通，它們的作用和門(mén)的開(kāi)關(guān)作用極為相似，故稱(chēng)為邏輯門(mén)電路，簡(jiǎn)稱(chēng)邏輯門(mén)或門(mén)電路。邏輯門(mén)是數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)中的基本元件。,,,,3.5.1晶體管,集成電路：將實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的元器件及其連線都集中制造在同一塊半導(dǎo)體材料基片上，通過(guò)引線與外界聯(lián)系,58,,,,,3.5邏輯門(mén)電路,在數(shù)字系統(tǒng)中，各種功能部件都是由基本邏輯電路實(shí)現(xiàn)的。這些基本電路控制著系統(tǒng)中信息的流通，它們的作用和門(mén)的開(kāi)關(guān)作用極為相似，故稱(chēng)為邏輯門(mén)電路，簡(jiǎn)稱(chēng)邏輯門(mén)或門(mén)電路。邏輯門(mén)是數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)中的基本元件。,,,,3.5.1晶體管,集成電路：將實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的元器件及其連線都集中制造在同一塊半導(dǎo)體材料基片上，通過(guò)引線與外界聯(lián)系.,59,,,,,3.5.1晶體管,集成電路,,,,雙極型集成電路,單極型集成電路,：采用雙極型半導(dǎo)體器件,：采用金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管）作為元件,雙極型集成電路,,TTL：transistor-transistorlogic晶體管-晶體管邏輯電路,ECL：emittercoupledlogic射極耦合邏輯門(mén)電路,I2L：integratedinjectionlogic集成注入邏輯電路,60,,,,,3.5.1晶體管,單極型集成電路,,,N型MOS管,P型MOS管,,PMOS,NMOS,CMOS：由PMOS和NMOS組成的互補(bǔ)MOS電路,課后筆記本：總結(jié)各種集成電路的優(yōu)缺點(diǎn),當(dāng)柵極為低電平時(shí)，源極和漏極導(dǎo)通,當(dāng)柵極為高電平時(shí)，源極和漏極導(dǎo)通,61,,,,,3.5.2非門(mén),,,CMOS非門(mén),工作原理：1.當(dāng)VIN為1時(shí)，T1斷開(kāi)，T2導(dǎo)通，VOUT=0,2.當(dāng)VIN為0時(shí)，T1導(dǎo)通，T2斷開(kāi)，VOUT=1,62,,,,,3.5.3與非門(mén)電路,,,CMOS與非門(mén),CMOS與門(mén),63,,,,,3.5.4或非門(mén),,,CMOS或非門(mén),CMOS或門(mén),64,,,,3.5邏輯門(mén)電路,（f）異或門(mén),65,,,,,3.6組合邏輯電路,舉重比賽規(guī)則規(guī)定：在一名主裁判和兩名副裁判中，必須有兩人以上（必須包括主裁判）認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作合格，試舉才算成功。比賽時(shí)主裁判掌握著開(kāi)關(guān)C、兩名副裁判分別掌握開(kāi)關(guān)A和B，當(dāng)裁判認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作合格時(shí)就合上相應(yīng)的開(kāi)關(guān)，否則不合。,66,,,,,3.6組合邏輯電路,,,67,,,,,3.6常用組合電路,,,2-4譯碼器,,多路復(fù)用器,3-8譯碼器如何構(gòu)成？,68,,,,,3.6組合邏輯電路——加法器,,,,半加——不考慮來(lái)自低位的進(jìn)位，將兩個(gè)1位二進(jìn)制位相加，稱(chēng)為半加。半加器——實(shí)現(xiàn)半加運(yùn)算的電路,輸出和輸入的邏輯關(guān)系？,0,0,1,0,1,0,0,1,S=A′B+AB′=A?BCO=AB,69,,,,,3.6組合邏輯電路——加法器,,,全加——若考慮來(lái)自低位的進(jìn)位，將兩個(gè)1位二進(jìn)制位和來(lái)自低位的進(jìn)位相加。全加器——實(shí)現(xiàn)全加運(yùn)算的電路,輸出和輸入的邏輯關(guān)系？,70,,,,,3.6組合邏輯電路——加法器,,71,,,,3.6組合邏輯電路——加法器,,,72,,,,,3.7時(shí)序邏輯電路,時(shí)序邏輯電路：輸出信號(hào)不僅與電路該時(shí)刻的輸入有關(guān)，還與電路過(guò)去的輸入信號(hào)有關(guān)。電路要具有記憶功能。,,,73,,,,,3.7時(shí)序邏輯電路,,1.R-S鎖存器,Set,Reset,Q,Q’,G1,G2,(1)若R=1，S=1，則鎖存器保持原來(lái)狀態(tài)不變；(2)若R=1，S=0，則鎖存器置為1狀態(tài)，即Q=1；(3)若R=0，S=1，則鎖存器狀態(tài)置為0狀態(tài)，即Q=0;,置1端，置位端,置0端，復(fù)位端,互補(bǔ)輸出端,,,,(4)R和S不能同時(shí)為0。,74,,,,,3.7時(shí)序邏輯電路,,2.R-S觸發(fā)器,觸發(fā)信號(hào),（1）當(dāng)CLK=1時(shí)，觸發(fā)器可以接受輸入信號(hào)；（2）當(dāng)CLK=0時(shí)，觸發(fā)器保存的是CLK回到0以前瞬間的狀態(tài)。,75,,,,,3.7時(shí)序邏輯電路,,,D觸發(fā)器,CLK=1時(shí)，D=1,Set=1，Q=1，CLK回0，則Q=1；CLK=1時(shí)，D=0，Reset=1，Q=0，CLK回0，則Q=0，，即保存了D的信息,76,,,,,3.7時(shí)序邏輯電路,,,3.寄存器,CLK控制4位的寄存器，可同時(shí)存儲(chǔ)4位二進(jìn)制位（4bit）數(shù)據(jù)。,！?。r(shí)序邏輯電路結(jié)構(gòu)：組合邏輯電路+存儲(chǔ)電路,77,,,,,3.7時(shí)序邏輯電路,,,,223內(nèi)存的邏輯示意圖,地址線,78,,,,本章小結(jié),,,了解：1．文本、圖像、聲音的編碼方法；2．譯碼器的構(gòu)成；3．鎖存器、觸發(fā)器、加法器的結(jié)構(gòu)；理解：1．小數(shù)的定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)表示方法；2．寄存器、時(shí)序邏輯電路的邏輯結(jié)構(gòu)；掌握：1．進(jìn)位計(jì)數(shù)制的含義和不同進(jìn)位制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法；2．BCD碼編碼方法：8421碼、2421碼、余3碼；3．奇偶校驗(yàn)碼；4．二進(jìn)制邏輯運(yùn)算：與運(yùn)算、或運(yùn)算、非運(yùn)算、異或運(yùn)算；5．原碼、反碼、補(bǔ)碼表示及其運(yùn)算；6．晶體管、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)的結(jié)構(gòu)。,