《计算机组成原理（第3版）》第二章 计算机中的基本数字电路

计算机中的基本数字电路本章介绍计算机中的基本数字电路，如译码器、编码器、多路器、移位器、寄存器、锁存器、移位寄存器、计数器、加法器，等等。2逻辑电路设计基础2.1组合电路2.2组合电路应用实例2.3时序电路2.4时序电路设计2.1组合电路2.1.1逻辑门2.1.2布尔代数2.1.3卡诺图化简2.1.4QuineMcCluskey化简方法2.1.1逻辑门ANDORNOTNANDNORXORNXOR2.1.2布尔代数F=f(x1,x2,…,xn)xi:{0,1}i=1,2,…,nF:{0,1}2.1.3卡诺图化简2.1.4QuineMcCluskey化简方法2.2组合电路应用实例2.2.1一位加法器设计2.2.2译码器设计2.2.3编码器设计2.2.4多路选择器设计2.2.5移位器设计2.2.1一位加法器设计1.半加器设计xy+cs半加器真值表输入输出xy00011011cs00010110逻辑表达式：s=xy+xy=xyc=xy逻辑图：scxy2.全加器设计全加器真值表输入输出abcici+1s0000000101010010111010001101101101011111逻辑表达式：s=a•b•ci

+a•b•ci

+a•b•ci

+a• b•ci+1=a•b+a•ci+b•ciabci+ci+1s=abci逻辑图：sabcici+12.2.2译码器设计译码器的功能：输入是n个，输出是2n个,以3:8译码器为例。译码器D0D1D2F0F1F2F3F4F5F6F7真值表：输入输出

D2D1D0F7F6F5F4F3F2F1F0

00000000001001000000100100000010001100001000100000100001010010000011001000000111100000002.2.2译码器设计逻辑表达式：F0=D2D1D0

F1=D2D1D0

F2=D2D1D0

F3=D2D1D0

F4=D2D1D0

F5=D2D1D0

F6=D2D1D0

F7=D2D1D0

2.2.2译码器设计2.2.2译码器设计2.2.3编码器的设计编码器的功能：一个编码器一般有2n个输入和n个输出。以8：3编码器为例编码器F0F1F2D0D1D2D3D4D5D6D7真值表：输入输出D7D6D5D4D3D2D1D0F2F1F0

0000000100000000010001000001000100000100001100010000100001000001010100000011010000000111F0=D1+D3+D5+D7F1=D2+D3+D6+D7F2=D4+D5+D6+D7逻辑表达式：具有优先级功能的编码器的真值表输入输出D7D6D5D4D3D2D1D0YF2F1F0

1xxxxxxx111101xxxxxx1110001xxxxx11010001xxxx110000001xxx1011000001xx10100000001x1001000000011000000000000000逻辑表达式：F2=D7+D7D6+D7D6D5+D7D6D5D4=D7+D6+D5+D4F1=D7+D7D6+D7D6D5D4D3+D7D6D5D4D3D2

=D7+D6+D5D4D3+D5D4D2F0=D7+D7D6D5+D7D6D5D4D3+D7D6D5D4D3D2D1

=D7+D6D5+D6D4D3+D6D4D2D1Y=D7+D6+

D5+

D4+

D3+

D2+

D1+

D0

2.2.4多路器的设计多路器的功能：从2n个输入数据中选择一个并把它送到输出端。到底选择哪一个输入数据由n位选择信号决定。4--1多路选择器FA0A1A2A3S0S14--1多路选择器的真值表S0S1F00A001A1

10A2

1

1A3输出选择输入逻辑表达式：F=S1S0A3+S1S0A2+S1S0A1+S1S0A0S0S1A0A1A2A3FF=S1S0A3+S1S0A2+S1S0A1+S1S0A02.2.5移位器设计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。画逻辑图买器件画线路板焊接2.3时序电路2.3.1Ｄ锁存器2.3.2Ｄ触发器2.3.3Ｊ－ｋ触发器2.3.4寄存器2.3.5移位寄存器2.3.1Ｄ锁存器2.3.2Ｄ触发器DCQDCQDCQDCQD3Q3Q2Q1Q0D2D1D0CLOCKCLEAR2.3.4寄存器2.3.5