计算机结构与逻辑设计课件：门电路

计算机结构与逻辑设计

（第三次课）测验评述第一题求二进制补码(BC)h的原码和反码1.有人看错题；2.补码本身带有符号,不需另加；3.原码、反码也有符号，补码的原码和反码不应变符号。

第二题：求IBM格式C3F00000的数值按公式完成，但是不少人做法太笨hC3F00000b1100，0011，1111，0000，……0000256=b0.1111——d0.9375-0.9375×1667-64=-0.9375×1630.1111左移3节,每节4BIT0.1111,0000,0000

——1111，0000，000015×第三题：求IEEE格式C3800000的数值问题同前书上有点错误——划线位置有错b1100，0011，1000，0000，……0000-1.0×21031-1023=-1.0×28=-100000000读书的方法每个规定都有其道理,对计算机而言,就是方便运算,b1100，0011，1111，0000，……0000-0.9375×1667-64阶码第一位是1代表正阶,第一位是0代表负阶；后面则是需要左移或右移的节数。-1.0×21031-1023为什么不用1024呢？考虑一下补码运算学习总结第一章数与码数是客观存在，码是在机器中的表示。码有位数的要求（8位、16位、32位…）有定点、浮点的区别（IBM，IEEE…）有原码、补码、反码的形式，有二进制码和循环码等种类（对十进制数还有各种BCD码），其他信息，如文字等也用码表示。要与电路相联系。第二章逻辑代数与代数函数逻辑代数是一个代数系统，包含5条公理（3个基本运算）、10条定理、3个规则和若干公式。关键是从逻辑的角度而不是从数的角度去思考问题，要记住那些与普通代数不同的定理和公式，不能乱用普通代数的方法。要能与日常生活的各个现象相联系思考。逻辑函数是用逻辑代数描述的逻辑命题，首要的问题是能用逻辑代数来描述周围的事物，注意逻辑指定与约束问题。逻辑函数的描述方法很多规则描述方法：真值表（完全、不完全）、卡诺图、标准表达式（最小项之和、最大项之和）、空间图形（点阵）、集合图示、波形图（完全、不完全）、HDL非规则描述方法：逻辑表达式（与或型、或与型，其他复合类型）、逻辑图、空间图形（阵列）、HDL

关键在于弄清他们之间的对应关系，内在联系，能互相转换。规则描述的诸方法是一一对应的，非规则的描述形式之间也有其对应关系，而规则描述与非规则描述之间通过逻辑简化相联系。逻辑简化是逻辑函数讨论的重要问题，其方法有公式法、卡诺图法、表格法（CAD的基础）、CAD。对卡诺图法要从构图、填图、圈项、写表达式4个环节去训练，其简化标准为，圈最少、圈最小、无冗余。特别注意对任意项的使用。自学检查一，复习题什么是逻辑电平？一个逻辑电路中输入的高、低电平为0伏与3伏，而输出高、低电平为0.7伏与3.7伏,问是否影响正常工作？正、负逻辑的定义是什么?

ECL电路的两个逻辑电平分别为-0.8伏和-1.6伏，问对正逻辑而言，1和0分别对应于哪个电压？

门电路靠什么实现高、低电平？门电路的功耗与工作速度有何矛盾？如何看待这对矛盾？电路类型功耗工作速度抗干扰能力负载能力使用场合

TTL中中中中一般

ECL大高小大高速

CMOS小低大大低耗

门电路靠什么实现高、低电平？UoVccR1R2Uo=VccR2R1+R2互补输出结构的特点是什么？有什么优点与禁忌？用开关代替其中的电阻，利用开关在接通和断开时电阻差别很大形成高、低电平。条件：Roff＞＞R，Ron＜＜R

开关代替R2——非门；开关代替R1——同相传输；两个电阻皆用开关代替，并保证一开一关——互补。逻辑简化的意义何在？为什么说大规模集成电路设计中逻辑简化不是主要问题？通常使用的简化标准是怎样确定的？简化——成本，功耗，速度大规模集成电路设计——

逻辑清楚，易读，易修改（容错）；测试方便；设计的时效。标准：门数最少与项数最少输入端最少每项的变量数最少在逻辑简化中使用最广泛的是什么定律？该定律在卡诺图中如何体现？

相邻项合并原理卡诺图简化逻辑函数的标准。门数最少与项数最少卡诺圈数最少输入端最少每项变量数最少卡诺圈最大

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB00011110001111

011111

1110

1

1

1

CDAB000111100011011×

11×

11101

CDAB00011110001011

1×111

1110×

×

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB00011110001111

011111

1110

1

1

1

CDAB0001111000111011×

11×

11101

CDAB00011110001011

1×111

1110×

×

0100010001111110

1100二，思考题1.求下面二函数的反函数与对偶函数的卡诺图。

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB0001111000111011×

11×

11101

F=ABD+BCD+ABD+BCDF=BC+ABD+BCD

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB000111100010111111110111

11011110FF=ABD+BCD+ABD+BCD1.先求F的表达式，再根据表达式填图。2.在F的卡诺图上将1和0对换即可。

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB0001111000011110

F=ABD+BCD+ABD+BCDF’=（A+B+D）（B+C+D）（A+B+D）（B+C+D）

=ABD+ABD+BCD+BCD11111111001.先求F’的表达式，化为与或式填图2.先求F’的表达式，按最大项方法填图F=ABD+BCD+ABD+BCD

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB0001111000111011111

11101

3.先将左边与内容的1和0互换,再将坐标按常规排列即可。111000011110000111111111

11111111

CDAB0001111000111011111

11101

11111111

CDAB0001111000111011×

11×

11101

000100简化下面用卡诺图表示的逻辑函数及其反函数。

CDAB0001111000111011×

11×

11101

CDAB00011110001011111110111

××11100001F=BC+ABD+BCD00任意项为我所用！F’=BC+ABD+BCDXYZF=f（X，Y，Z）在图上标出此逻辑函数，并写出其逻辑表达式。XZ0×0XZ1×1

Y×0×100101111010001000布置自学与实验自学内容自学范围——

第二章

§2.5

重点:§2.5.1§2.5.2

§2.5.4§2.5.5新的学习方法

——工程意识！§2.5.1

组合逻辑电路的特点,组合二字的含义。§2.5.2

会分析组合逻辑电路。§2.5.3

读懂用混合逻辑绘制的图§2.5.4

掌握组合电路的描述方法。

自学内容(学习要求)§2.5.5.1~§2.5.5.2编码器与译码器的作用(定义)读懂功能表掌握逻辑符号的含义能用VHDL进行描述编码器与译码器的电路特点编码器与译码器的功能扩展原理译码器的应用及其根据自学内容(思考题)自学内容(思考题)§2.5.5.3数据选择器的功能数据选择器的电路特点数据选择器的应用与扩展注意通过这几个器件掌握其共性的东西,如电路特点、功能表阅读方法、使能端使用方法等。实验内容与要求实验内容

门电路的功能与特性

功能——逻辑功能

真值表，逻辑表达式等

特性——电气性能

输入特性，输出特性，电压转换特性等

本周实验要求通过测试集成电路的功能，熟悉示波器与脉冲信号源的使用。预习内容（