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计算机组成原理讲义 第1章 计算机的逻辑部件. 诀窍 详细内容请参阅王诚主编 “计算机组成原理”. 本章主要教学内容. ⒈三态电路：介绍三态电路的原理、参数及使用特点。掌握总线上三态驱动器驱动三态接收器时输入、输出电流的计算方法。 ⒉算术逻辑单元：掌握其分析和设计方法。 ⒊触发器：掌握其触发方式特点及其参数。 ⒋阵列逻辑部件：了解其原理及其使用特点。. 第1章 计算机的逻辑部件. 1.1 三态门 1.2 计算机中常用的组合逻辑电路 1.3 时序逻辑电路 1.4 阵列逻辑电路. 1.1 三态门. 1.1.1 原理 1.1.2 参数
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计算机组成原理讲义第1章 计算机的逻辑部件 诀窍 详细内容请参阅王诚主编 “计算机组成原理”
本章主要教学内容 ⒈三态电路：介绍三态电路的原理、参数及使用特点。掌握总线上三态驱动器驱动三态接收器时输入、输出电流的计算方法。 ⒉算术逻辑单元：掌握其分析和设计方法。 ⒊触发器：掌握其触发方式特点及其参数。 ⒋阵列逻辑部件：了解其原理及其使用特点。
第1章 计算机的逻辑部件 1.1 三态门 1.2 计算机中常用的组合逻辑电路 1.3 时序逻辑电路 1.4 阵列逻辑电路
1.1 三态门 1.1.1 原理 1.1.2 参数 1.1.3 三态电路的种类及它们的应用
1.1.1 原理 * TTL电路：传输速度快、驱动能力强，但只能输出“0”或“1”两态，不能“线与”驱动总线。 * 集极开路输出结构电路：其输出可“线与”驱动总线，但效率低。
1.1.1 原理（续） ⒈三态逻辑电路：既具有TTL电路的优点，又具有集极开路输出结构电路的优点。 ⒉三态：正常“0”态、正常“1”态和高阻态。 ⒊三态逻辑开关模型：见图1.1。 ⒋三态“与非”门功能表及图形符号：见图1.2。 ⒌三态门驱动总线方式：见图1.3。
1.1.2 参数 ⒈开关参数 ⑴tPLH, tPHL:电路处于正常态时数据输入到数据输出的上升沿和下降沿延迟。 ⑵tPZH, tPZL:电路由高阻态转到正常“1”态，以及由高阻态转到正常“0”态所需时间。 ⑶tPHZ, tPLZ:电路由正常“1”态转到高阻态，以及由正常“0”态转到高阻态所需时间。
1.1.2 参数（续） ⒉直流参数 ⑴与普通TTL门直流参数相比的显著特点： 第一，正常“1”态输出电流比一般TTL的大。 第二，高阻态输出漏电流比集极开路门电路的小。 第三，输出为高阻态时数据输入的“0”输入电 流非常小。 ⑵使用三态门的优势： 第一，很多三态门驱动电路可以“线与”输出。 第二，总线所驱动的三态门可以大大增加。
1.1.3 三态电路的种类及其应用 ⒈三态缓冲器及三态驱动器 ⑴三态缓冲器：见图1.8，4三态缓冲门。 ⑵三态驱动器：见图1.9，6三态驱动门。 ⑶三态缓冲器和驱动器的一个主要用途就是作为TTL系统和总线之间的接口，如图1.12 。 ⒉双向总线驱动器/接收器 既可用于接收来自双向总线DB的数据，由可把总线DI的数据经驱动器向双向总线发送，如图1.12。
1.2 计算机中常用的组合逻辑电路 ⒈如果逻辑电路的输出仅与当时输入状态有关，而与过去的输入状态无关，称其为组合逻辑电路。 ⒉常见的组合逻辑电路有加法器、算术逻辑单元、译码器及数据选择器等。
1.2.1 加法器 ⒈半加器：不考虑进位输入的两个数码Xn,Yn相加。 ⑴半加和表达式：Hn=Xn⊕Yn。 ⑵功能表及逻辑图：见图1.13(a)、(b)。 ⒉全加器：考虑进位输入的两个数码Xn,Yn相加。 ⑴全加和表达式：Fn=Xn⊕Yn⊕Cn-1。 进位输出表达式：Cn=Xn.Yn+Xn.Cn-1+Yn.Cn-1。 ⑵功能表及逻辑图：见图1.14(a)、1.14(c),
1.2.1 加法器（续） ⒊n位加法器： n个全加器相连形成n位加法器； 见图1.15 串行加法器。 ⒋超前进位加法器： 采用“超前进位产生电路”同时形成各位进位； 见图1.16 4位超前进位加法器。
1.2.2 算术逻辑单元(ALU) ⒈定义： 进行多种算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路。 ⒉基本逻辑结构： 超前进位加法器。 ⒊举例： 美国SN74181型4位ALU中规模集成电路。
1.2.3 译码器 ⒈结构： ⑴n个输入变量，2n个（或少于2n个）输出，每 个输出对应于n个输入变量的一个最小项。 ⑵当输入为某一组合时，对应的仅有一个输出为“0”，其余输出均为“1”（或为“0”）。 ⒉用途： 把输入代码译成相应的控制电位，以实现代码所要求的操作。 ⒊例：图1.23 2输入4输出译码器；图1.24 两块3 输入译码器扩展成4输入译码器。
1.2.4 数据选择器 ⒈结构： 数据选择器又称多路开关，是以“与或”门或“与或非”门为主的电路。 ⒉用途： 在选择信号的作用下，从多个输入通道中选择某一个通道的数据作为输出。。 ⒊例：图1.25 “双4通道选1”数据选择器；图 1.26 “32通道选1”数据选择器。
1.3 时序逻辑电路 ⒈如果逻辑电路的输出状态不仅与当时输入状态有关，而且还与电路在此以前的输入状态有关，称其为时序逻辑电路。 ⒉时序逻辑电路内必须有能存储信息的记忆元件——触发器，触发器是构成时序电路的基础。
1.3.1 触发器 * 触发器可按时钟控制方式划分（电位、边沿及主-从等），也可按功能划分（R-S型、D型及J-K型等）。 * 同一功能触发器可由不同触发方式来实现。
1.3.1 触发器（续） ⒈电位触发方式触发器：如图1.28 当同步控制信号为约定电平时，触发器接收输入数据；为非约定电平时，保持不变。 ⒉边沿触发方式触发器：如图1.29 当时钟脉冲为约定跳变时，触发器接收输入数据；为非约定跳变时，不接收数据。
1.3.1 触发器（续） ⒊主-从触发方式触发器： ⑴主-从R-S触发器：如图1.30 由两个R-S型电位触发器级联而成，主触发器接收输入数据，从触发器接收主触发器的输出，主、从触发器的同步控制信号是互补的。 ⑵主-从J-K触发器：如图1.31 若将主-从R-S触发器的Q和非Q分别与R和S相连，再增设J和K输入端，就构成主-从J-K触发器。
1.3.2 寄存器和移位寄存器 ⒈寄存器：如图1.32 常用正边沿触发D触发器和锁存器，在CP正沿作用下，外部数据才能进入寄存器。 ⒉移位寄存器：如图1.33 有移位功能的寄存器称为移位寄存器，每来一个CP，寄存器中的数向左或向右移一位。
1.3.3 计数器 * 计数器由移位寄存器构成。 ⒈按时钟作用方式划分： 同步计数器和异步计数器。 ⒉按计数进位划分： 二进制和十进制，如图1.39。
1.3.4 时序逻辑电路的开关特性 ⒈CP到触发器输出的传输延迟； ⒉数据建立时间和数据保持时间； ⒊直接置“0”脉冲宽度和直接置“1”脉冲宽度； ⒋直接置“0”、直接置“1”信号至输出的传输延迟； ⒌直接置“0”、直接置“1”信号的恢复时间； ⒍时钟脉冲的最小宽度及最高时钟工作频率。
1.4 阵列逻辑电路 ⒈读/写存储器（Random Access Memory,RAM）； ⒉只读存储器（Read Only Memory,ROM）； ⒊可编程序逻辑阵列 （Programmable Logic Array,PLA）； ⒋可编程序阵列逻辑 （Programmable Array Logic,PAL）； ⒌通用阵列逻辑（General Array Logic,GAL）； ⒍可编程门阵列（Programmable Gate Array,PGA）； ⒎可编程宏单元阵列 （Programmable Macrocell Array,PMA）
序号 ①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩ ⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂⒃⒄⒅⒆⒇ ⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛
