电路相关知识--读<<继电器是如何成为CPU的>>

电路相关知识–读<<继电器是如何成为CPU的>>

Table of Contents

• 1 引言
• 2 异或门怎么由简单的逻辑电路门组成的?
• 3 加法器怎么由基本逻辑门实现的?
• 4 触发器是什么?
• 5 R-S触发器和D触发器具体的真值表?

1 引言

先赞一下BIT祝威 发表的关于继电器如何成为CPU 的博文, 在阅读的过程中, 发现因为缺乏一些基本的电路知识, 因此在此处对于一些在第一篇文章继电器如何成为CPU(1) 阅读过程中遇到的问题, 进行了一个简单得说明.

两篇文章的地址如下:

http://www.cnblogs.com/bitzhuwei/p/from_relay_to_tiny_CPU.html

2 异或门怎么由简单的逻辑电路门组成的?

从其第一篇文中, 能够很容易的理解非门(Not), 与门(And), 以及或门(Or)的实现, 但是异或门(Xor)则复杂了很多. 那么如何轻松的搞定异或门的实现呢? 常见的思路就是利用已有的知识推出未知的知识, 也就是利用非门, 与门, 或门来推出异或门, 这里先借用了真值表来清楚的反应它们之间的关系:

A	B	Not A	Not B	A Or B	A And B	A Xor B
1	1	0	0	1	1	0
1	0	0	1	1	0	1
0	1	1	0	1	0	1
0	0	1	1	0	0	0

从真值表中可以很容易的得到,

A Xor B = ((Not A) Or (Not B)) And (A or B)

3 加法器怎么由基本逻辑门实现的?

根据wikpedia中的解释, 加法器是一种用于执行加法运算的数字电路部件, 是构成CPU算术逻辑单元的基础. 在这些电子系统中, 加法器主要负责计算地址, 索引等数据, 也是二进制数乘法器的重要组成部份. 当A, B为两个加数, C_in为进位数, S为和, C_out为输出的进位数, 则加法器的真值表如下:

A	B	Cin		S	Cout
0	0	0		0	0
1	0	0		1	0
0	1	0		1	0
1	1	0		0	1
0	0	1		1	0
1	0	1		0	1
0	1	1		0	1
1	1	1		1	1

假设用"\(\bullet\)"表示And, 用"+"表示Or, 用"\(\oplus\)"表示Xor, 用"\(\overline{}\)"表示Not, 则从真值表中可以推得:

$$S = A \oplus B \oplus C_{in}$$ $$C_{out} = (A \bullet B) + (A \bullet C) + (B \bullet C)$$

也就是加法器具有三个输入和两个输出, 如果要进行多位运算的话, 只要串着连起来就可以了, 如文章(1)中所示.

4 触发器是什么?

在各种复杂的数字电路中, 不但需要对二值信号进行算术运算和逻辑运算, 还经常需要将这些信号和运算结果存储起来. 为此, 需要使用具有记忆功能的基本逻辑单元. 能够存储1位二值信号的基本单元电路统称为触发器.

触发器具有两个特点:

1. 具有两个能自行保持的稳定状态, 用来表示逻辑状态的0和1, 或二进制数的0和1.
2. 根据不同的输入信号可以置成1或0状态.

5 R-S触发器和D触发器具体的真值表?

文中图中的R-S触发器是由两个或非门组成的, 同时断开的时候就相当于将数值进行保存了. 真值表如下:

R	S	Q
0	0	保持
0	1	1
1	0	0
1	1	0

给R-S触发器加一个控制信号, 就称为了D触发器, 如下:

它的真值表如下:

D	CP	Q
0	0	保持状态
1	0	保持状态
0	1	0
1	1	1

可见, CP控制了数据的存入.

Date: 2014-04-22 Tue

Author: Zhong Xiewei

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