第四章 門和電路
4.1計算機和電學

根據電訊號的電平區分訊號的值（二進位制0或1）

1.門：對電訊號執行基本運算的裝置，接受一個或多個輸入訊號，生成一個輸出訊號。
電路：相互關聯的門的組合，用於實現特定的邏輯函式。
2.想要描述門和電路，我們有三種表示法：布林表示式、邏輯框圖、真值表

布林代數：表示二值邏輯函式的數學表示法。——變數和函式的值只是0或1——演示電路活動的極好方式——用數字符號定義和操作電路邏輯。
邏輯框圖：電路的圖形化表示，每種型別的門都有自己專用的符號。——通過不同方法把這些門連線在一起，就可以真實地表示出整個電路邏輯。
真值表：列出了所有可能的輸入值和相關的輸出值的表。
4.2 門

計算機中的門又叫作邏輯閘，因為每個門都執行一種邏輯函式。每個門接受一個或多個輸入值，生成一個輸出值。由於我們處理的是二進位制資訊，所以每個輸入值和輸出值只能是0或1。門的型別和輸入值決定了輸出值。

4.2.1非門

非門接受一個輸入值，生成一個輸出值。非門的輸入值如果是0，那麼輸出值就是1；反之如果輸入值是1，那麼輸出值就是0.所以非門有時候又叫作“逆變器”，因為它對輸入值求逆。

4.2.2與門

與門接受的輸入訊號不是一個，而是兩個。由兩個輸入訊號的值決定輸出訊號。如果與門的兩個輸入訊號都是1，那麼輸出就是1；否則輸出就是0。

4.2.3或門

和與門一樣，或門也有兩個輸入。如果這兩個輸入值都是0，那麼輸出是0； 否則，輸出是1。

4.2.4異或門

如果異或門的兩個輸入相同，則輸出為0；否則輸出為 1。
異或門與或門的區別：當兩個輸入訊號都是1時，或門生成1，而異或門生成0。

4.2.5與非門和或非門

它們都接受兩個輸入值。與非門和或非門分別是與門和或門的對立門。也就是說，如果讓與門的結果經過一個逆變器（非門），得到的輸出和與非門的輸出一樣。

4.3門的構造

電晶體

門使用電晶體建立輸入值和輸出值之間的對映。

電晶體：作為導線或電阻器的裝置，由輸入訊號的電平決定它的作用。
半導體：既不是良導體也不是絕緣體的材料，如矽。電晶體只能是 開（生成高電平輸出訊號）或 關（生成低電平輸出訊號）兩種狀態，由基極電訊號決定。

4.4電路

電路可以分成兩大類：一類是組合電路，輸入值明確決定了輸出。另一類是時序電路。它的輸出是輸入值和電路現有狀態的函式。因此，時序電路通常涉及資訊儲存。

組合電路：輸出僅由輸入值決定的電路。
時序電路：輸出是 輸入值和電路當前狀態的函式的電路。

4.4.1組合電路

把一個門的輸出作為另一個門的輸入，就可以把門組合成電路。

電路等價：對應每個輸入值組合，兩個電路都生成完全相同的輸出。

4.4.2加法器

加法器：執行2進位制加法運算的電路。
半加器：計算兩個數位的和並生成正確進位的電路
全加器：計算兩個數位的和，並考慮進位輸入的電路

4.4.3多路複用器

多路複用器是生成單個輸出訊號的通用電路。輸出值等於該電路的多個輸入值之一。

多路複用器：使用一些控制訊號決定用那條輸入資料線傳送輸出訊號的電路。

多路分配器是執行相反操作的電路。

4.5 儲存器電路

S-R鎖存器，使兩個輸出X和Y總是互補的。

4.6 積體電路

積體電路（又稱晶片）：是嵌入多個門的矽片

4.7 CPU

中央處理器，是一種具有輸入線和輸出線的高階電路。| | | |
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