计算机结构与逻辑设计(逻辑).ppt

计算机结构与逻辑设计 陈立全 lqchen@seu.edu.cn 手机§2.1 逻辑代数的基本知识 逻辑代数 布尔代数（boolean） 1）是二值逻辑，非真即假； 2）逻辑变量A，用逻辑真值1，0取值。 3）不具有数的性质——排中律 逻辑代数基本运算 非（NOT）、与（AND）、或（OR） 非、与、或的运算 非运算，1=0，A=A 与运算，A x 1 = A，A x 0 = 0 …… 或运算，A +0 = A，A + A = A …… 反演函数和偶函数的差别 对偶函数 F’:是与F不同的函数，只是形式上对偶。 反函数 F：是原函数F的补，是同一逻辑问题的两种表现形式，符合互补率 F + F =1 F = AB+ABC 则 F’= (A+B)(A+B+C) 对偶函数 F = (A+B)ABC 反函数 = ABC + ABC = ABC 2.1.4 逻辑代数常用公式 逻辑代数系统：三种基本运算，五条公理，十条定律，三条规则。 常用公式： 　1）并项公式：ABCE + ABCE = BCE 2）消除冗余因子公式：A+AB = A+B 　3）消冗余项公式：AB+AC+BCD = AB+AC 逻辑代数的完备集 完备集概念 {与，或，非}是完备集。 {与，非}和{或，非}也是完备集。 没有非，很难成为完备集。 2.2 逻辑函数及其描述方式 逻辑函数 1）逻辑表达式 与或式： F= f(A,B,C) = AB+BC+AC+ABC 或与式： F= (A+B)(B+C)(A+C) 与或非式: F= AB + BC + AC 2）逻辑图 参考书上的图！ 3）真值表 左边是自变量取值组合，右边是函数值， 要穷举函数的所有情况。从小到大。 4）卡诺图 自变量为函数坐标，一维 —〉真值表 坐标分组，如(A)、(BC)或者(AB)、(C)，横竖 两变量坐标按照循环码排列：00, 01, 11, 10 函数值填入，1填“1”，0填“0”或不填。 5）标准表达式 与或式 最小项 之和。 m0 ~ m7 16个最小项的例子 6）最大项积表达式 最大项概念 最大项的乘积。 反演定理。 7）非完全定义逻辑函数描述 存在无关项或称为任意项。 卡诺图中填x。 逻辑表达式当中为增加约束条件 卡诺图中的x可以当任意项使用，在卡诺图逻辑函数化简方面有重要作用。 2.3 门电路的基本知识 门电路 非门的电路模型 非门的电路模型 其它门电路 1）与非门（ 参考书上）。 2）或非门（参考书上）。 3）与或非（参考书上）。 上拉负载实现“非”的功能。 门电路主要技术要求 1. 逻辑电平稳定 高电平范围（VHmax —— VH —— VHmin） 低电平范围（ VLmax —— VL —— VLmin ） 区别于模拟电路的优点， 不同电路之间要加电平转换电路。CMOS—〉TTL 门电路主要技术要求 2. 功率小 理解平均静态功耗，动态功耗，总功耗概念 3. 工作速度高 延迟影响：内部电子渡越时间，外部电容充放电影响。 非门：t PHL时间，t PLH时间，平均延迟时间 tpd= (tPHL+tPLH)/2 门电路主要技术要求 4. 抗干扰能力强 干扰裕度： VNL= VILmax – VOLmax ， VNH= VOHmin – VIHmin 5. 负载能力强 拉电流 门电路主要技术要求 5. 负载能力强 灌电流： 为了保持低电平够低： 灌电流比拉电流大。 电容影响波形的延迟，充放电过程。通常考虑输出高电平时候的3τ时间。 扇出系数：能够驱动多少门电路的能力。 2.3.5 互补输出电路结构 推拉输出：增加驱动能力，提升工作速度。 严禁两个门电路输出直接并联。容易烧电路。 （另外有一种OC门电路和三态门电路） 2.3.6 集成电路外部封装 与、或、与非门等 双列直插封装，贴片封装 实验上常用到。 通过前面的知识，基本可以读懂门电路的datasheet了。 作业 P385, 2.5(1), 2.11(4), 2.12(3), 2.14(1)(2), 2.15(5), 2.21(4) A VCC Ru Vo 拉电流 Vo= VCC – IOHRu IoHmax= (VCC – VOHmin)/Ru IoLmax= (VOLmax – IRU rs)/rs 为什么需要OC门？ 普通与非门输出不能直接连