計算機結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計課件：門電路

計算機結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計

（第三次課）測驗評述第一題求二進制補碼(BC)h的原碼和反碼1.有人看錯題；2.補碼本身帶有符號,不需另加；3.原碼、反碼也有符號，補碼的原碼和反碼不應(yīng)變符號。

第二題：求IBM格式C3F00000的數(shù)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節(jié),每節(jié)4BIT0.1111,0000,0000

——1111，0000，000015×第三題：求IEEE格式C3800000的數(shù)值問題同前書上有點錯誤——劃線位置有錯b1100，0011，1000，0000，……0000-1.0×21031-1023=-1.0×28=-100000000讀書的方法每個規(guī)定都有其道理,對計算機而言,就是方便運算,b1100，0011，1111，0000，……0000-0.9375×1667-64階碼第一位是1代表正階,第一位是0代表負(fù)階；后面則是需要左移或右移的節(jié)數(shù)。-1.0×21031-1023為什么不用1024呢？考慮一下補碼運算學(xué)習(xí)總結(jié)第一章數(shù)與碼數(shù)是客觀存在，碼是在機器中的表示。碼有位數(shù)的要求（8位、16位、32位…）有定點、浮點的區(qū)別（IBM，IEEE…）有原碼、補碼、反碼的形式，有二進制碼和循環(huán)碼等種類（對十進制數(shù)還有各種BCD碼），其他信息，如文字等也用碼表示。要與電路相聯(lián)系。第二章邏輯代數(shù)與代數(shù)函數(shù)邏輯代數(shù)是一個代數(shù)系統(tǒng)，包含5條公理（3個基本運算）、10條定理、3個規(guī)則和若干公式。關(guān)鍵是從邏輯的角度而不是從數(shù)的角度去思考問題，要記住那些與普通代數(shù)不同的定理和公式，不能亂用普通代數(shù)的方法。要能與日常生活的各個現(xiàn)象相聯(lián)系思考。邏輯函數(shù)是用邏輯代數(shù)描述的邏輯命題，首要的問題是能用邏輯代數(shù)來描述周圍的事物，注意邏輯指定與約束問題。邏輯函數(shù)的描述方法很多規(guī)則描述方法：真值表（完全、不完全）、卡諾圖、標(biāo)準(zhǔn)表達式（最小項之和、最大項之和）、空間圖形（點陣）、集合圖示、波形圖（完全、不完全）、HDL非規(guī)則描述方法：邏輯表達式（與或型、或與型，其他復(fù)合類型）、邏輯圖、空間圖形（陣列）、HDL

關(guān)鍵在于弄清他們之間的對應(yīng)關(guān)系，內(nèi)在聯(lián)系，能互相轉(zhuǎn)換。規(guī)則描述的諸方法是一一對應(yīng)的，非規(guī)則的描述形式之間也有其對應(yīng)關(guān)系，而規(guī)則描述與非規(guī)則描述之間通過邏輯簡化相聯(lián)系。邏輯簡化是邏輯函數(shù)討論的重要問題，其方法有公式法、卡諾圖法、表格法（CAD的基礎(chǔ)）、CAD。對卡諾圖法要從構(gòu)圖、填圖、圈項、寫表達式4個環(huán)節(jié)去訓(xùn)練，其簡化標(biāo)準(zhǔn)為，圈最少、圈最小、無冗余。特別注意對任意項的使用。自學(xué)檢查一，復(fù)習(xí)題什么是邏輯電平？一個邏輯電路中輸入的高、低電平為0伏與3伏，而輸出高、低電平為0.7伏與3.7伏,問是否影響正常工作？正、負(fù)邏輯的定義是什么?

ECL電路的兩個邏輯電平分別為-0.8伏和-1.6伏，問對正邏輯而言，1和0分別對應(yīng)于哪個電壓？

門電路靠什么實現(xiàn)高、低電平？門電路的功耗與工作速度有何矛盾？如何看待這對矛盾？電路類型功耗工作速度抗干擾能力負(fù)載能力使用場合

TTL中中中中一般

ECL大高小大高速

CMOS小低大大低耗

門電路靠什么實現(xiàn)高、低電平？UoVccR1R2Uo=VccR2R1+R2互補輸出結(jié)構(gòu)的特點是什么？有什么優(yōu)點與禁忌？用開關(guān)代替其中的電阻，利用開關(guān)在接通和斷開時電阻差別很大形成高、低電平。條件：Roff＞＞R，Ron＜＜R

開關(guān)代替R2——非門；開關(guān)代替R1——同相傳輸；兩個電阻皆用開關(guān)代替，并保證一開一關(guān)——互補。邏輯簡化的意義何在？為什么說大規(guī)模集成電路設(shè)計中邏輯簡化不是主要問題？通常使用的簡化標(biāo)準(zhǔn)是怎樣確定的？簡化——成本，功耗，速度大規(guī)模集成電路設(shè)計——

邏輯清楚，易讀，易修改（容錯）；測試方便；設(shè)計的時效。標(biāo)準(zhǔn)：門數(shù)最少與項數(shù)最少輸入端最少每項的變量數(shù)最少在邏輯簡化中使用最廣泛的是什么定律？該定律在卡諾圖中如何體現(xiàn)？

相鄰項合并原理卡諾圖簡化邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。門數(shù)最少與項數(shù)最少卡諾圈數(shù)最少輸入端最少每項變量數(shù)最少卡諾圈最大

CDAB0001111000111011111

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×

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0100010001111110

1100二，思考題1.求下面二函數(shù)的反函數(shù)與對偶函數(shù)的卡諾圖。

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB0001111000111011×

11×

11101

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

CDAB0001111000111011111

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CDAB000111100010111111110111

11011110FF=ABD+BCD+ABD+BCD1.先求F的表達式，再根據(jù)表達式填圖。2.在F的卡諾圖上將1和0對換即可。

CDAB0001111000111011111

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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’的表達式，化為與或式填圖2.先求F’的表達式，按最大項方法填圖F=ABD+BCD+ABD+BCD

CDAB0001111000111011111

11101

CDAB0001111000111011111

11101

3.先將左邊與內(nèi)容的1和0互換,再將坐標(biāo)按常規(guī)排列即可。111000011110000111111111

11111111

CDAB0001111000111011111

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11111111

CDAB0001111000111011×

11×

11101

000100簡化下面用卡諾圖表示的邏輯函數(shù)及其反函數(shù)。

CDAB0001111000111011×

11×

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CDAB00011110001011111110111

××11100001F=BC+ABD+BCD00任意項為我所用！F’=BC+ABD+BCDXYZF=f（X，Y，Z）在圖上標(biāo)出此邏輯函數(shù)，并寫出其邏輯表達式。XZ0×0XZ1×1

Y×0×100101111010001000布置自學(xué)與實驗自學(xué)內(nèi)容自學(xué)范圍——

第二章

§2.5

重點:§2.5.1§2.5.2

§2.5.4§2.5.5新的學(xué)習(xí)方法

——工程意識！§2.5.1

組合邏輯電路的特點,組合二字的含義?！?.5.2

會分析組合邏輯電路?！?.5.3

讀懂用混合邏輯繪制的圖§2.5.4

掌握組合電路的描述方法。

自學(xué)內(nèi)容(學(xué)習(xí)要求)§2.5.5.1~§2.5.5.2編碼器與譯碼器的作用(定義)讀懂功能表掌握邏輯符號的含義能用VHDL進行描述編碼器與譯碼器的電路特點編碼器與譯碼器的功能擴展原理譯碼器的應(yīng)用及其根據(jù)自學(xué)內(nèi)容(思考題)自學(xué)內(nèi)容(思考題)§2.5.5.3數(shù)據(jù)選擇器的功能數(shù)據(jù)選擇器的電路特點數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用與擴展注意通過這幾個器件掌握其共性的東西,如電路特點、功能表閱讀方法、使能端使用方法等。實驗內(nèi)容與要求實驗內(nèi)容

門電路的功能與特性

功能——邏輯功能

真值表，邏輯表達式等

特性——電氣性能

輸入特性，輸出特性，電壓轉(zhuǎn)換特性等

本周實驗要求通過測試集成電路的功能，熟悉示波器與脈沖信號源的使用。預(yù)習(xí)內(nèi)容（