02计算机的逻辑部件.ppt

第2章 计算机的逻辑部件 教学要求 了解三态门 掌握异或门 掌握加法器 理解算术逻辑单元 掌握译码器 了解数据选择器 理解移位寄存器 理解计数器 可编程序逻辑阵列（器件）简介 2.1 计算机中常用的组合逻辑电路 三态门 异或门 加法器 算术逻辑单元 译码器 数据选择器 三态门的用途 直接连接到公共信号线路（总线） 双向连接总线 (2). 定点数的加法运算的延时 4. 算术逻辑单元 先行进位（并行进位）加法器Carry Lookahead Now rewrite carry output as function of ai,bi,pi,gi Original eqn: ci+1 = ai*bi + ai*ci + bi*ci New eqn: ci+1 = gi + pi*ci “Flatten” carry function展开进位函数 in terms of gi, pi用来表示所有的进位 c1 = g0 + p0*c0 c2 = g1 + p1*c1 = g1 + p1*(g0 + p0*g0 ) = g1 + p1*g0 + p1*p0*c0 c3 = g2 + p2*g1 + p2*p1*g0 + p2*p1*p0*c0 c4 = g3 + p3*g2 + p3*p2*g1 + p3*p2*p1*g0 + p3*p2*p1*p0*c0 Add carry lookahead logic that computes c1-c4 in terms of p0-p3 and g0-g3 (2).先行进位（4位并行进位）加法器 与前面讲过的一位的进位产生函数c4 = g3 + p3*g2 + p3*p2*g1 + p3*p2*p1*g0 + p3*p2*p1*p0*c0,根据四位一组的进位产生函数GN为“1”的条件，可以得到GN的表达式为： GN =G3+P3G2 +P3P2G1 +P3P2P1G0 与前面讲过的一位的进位传递函数Pi的定义相似，根据四位一组的进位传递函数PN为“1”的条件，可以得到PN的表达式为： PN =P3P2P1P0 (3).组先行进位（16位并行进位）加法器 5. 编码器和译码器 6. 数据选择器 移位电路 2.2 时序逻辑电路 触发器 寄存器和移位寄存器 计数器 1. 常用触发器 计算机中常用部件，用于暂存二进制信息。 寄存器可由多个触发器组成。每个触发器存 1Bit，N个触发器储存N位二进制数据。 (1) 电位触发方式 边沿D触发器 锁存器 数据暂存器（锁存器） 移位寄存器 移位寄存器不仅具有存储数据的功能，而且还具有移位功能。所谓移位功能就是将移位寄存器中所存的数据，在移位脉冲信号的作用下，按要求逐次向左/右方进行移动。 从信号输入上分有串行输入和并行输入 从信号输出上分有串行输出和并行输出 下面以串行输入并行右移位寄存器为例进行说明： 移位发生器 (1)、十进制同步加法计数器  2.2.4 顺序脉冲发生器 电路组成： 计数器：按设计要求计脉冲CP的个数 译码器：将计数器状态翻译成对应输出端（脉冲信号）的高低电平顺序输出。 1、可编程ASIC现状与发展 专用集成电路ASIC是面向用户特定用途或特定功能的大规模、超大规模集成电路。 ASIC是其英文Application Specific Integrated Circuit缩写。 2.3 可编程逻辑器件 2、分类： 按功能：有数字的、模拟的、数字和模拟混和的。 按制造方式分：有全定制、半定制ASIC、可编程三种。 半定制芯片的分类 标准单元(Standard Cell) 从生产厂家的单元库中选取的标准单元部件版图 可编程逻辑器件 可编程ASIC：用户可在现场对其编程来实现各种特定逻辑功能。用户可“自制”大规模数字集成电路。使用可编程ASIC和相应的EDA开发系统，用户可以借助计算机实现各种实际的电子系统的设计、功能模拟、时间摸拟以及系统调试。 PAL 将或阵列部分改为固定的，与阵列是可编程的 异步二进制加法计数器由D触发器组成。状态转换图如图示。 000 001 010 011 100 101 110 111 作为时间基准的时钟脉冲加在计数器的输入端，然后经过译码器，将计数器的状态译成输出线上的顺序脉冲。 波形图 CP T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 顺序脉冲发生器波形图 原态 001 011 101 111 次态 010 100 110 000 干扰脉冲 0线 0线、2线 4线 4线、6线 利用输入