31数字逻辑与数字系统.ppt

第三章 计算机体系结构 本章要点： ◆掌握数字逻辑与数字系统 ◆了解数据的机器表示 ◆了解存储系统组织结构 ◆了解输入输出系统 ◆了解计算机系统体系结构 3.1 数字逻辑与数字系统 3.1.1 基本逻辑关系及逻辑门 1. “与”逻辑关系及“与”门: 运算符号可以是“·”、“∧”、“∩”或“AND”。 　逻辑函数： F＝A·B “与”门的逻辑符号： 2. “或”逻辑关系及“或”门：运算符号可以是“＋”、“∨”、“∪”或“OR”。 　逻辑函数： F＝A＋B “或”门的逻辑符号： 3. “非”逻辑关系及“非”门 　逻辑函数： F＝ “非”门的逻辑符号： 4. “异或”逻辑关系及“异或”门 　逻辑函数： F＝ “异或”门的逻辑符号： 3.1 数字逻辑与数字系统 3.1.2 逻辑代数与逻辑函数 逻辑变量与函数： 逻辑函数由逻辑变量A、B、C、…和算子“·”、“＋”、“－”及括号、等号等构成的一个表达式。例如： F=A+B G=A·B 基本逻辑运算： “与”运算、“或”运算、“非”运算。 3. 逻辑代数的定理及常用公式 （1）公理系统 公理1　交换律 对于任意逻辑变量A、B，有 A＋B＝B＋A A·B＝B·A 公理2　结合律 对于任意逻辑变量A、B、C，有 （A＋B）＋C＝A＋（B＋C） （A·B）·C＝A·（B·C） 公理3　分配律 对于任意逻辑变量A、B、C，有 A＋（B·C）＝（A＋B）·（A＋C） A·（B＋C）＝A·B＋A·C 公理4　0—1律 对于任意逻辑变量A，有 A＋0＝A　　 A·l＝A A＋1＝1　　　A·0＝0 公理5　互补律 对于任意逻辑变量A，存在唯一的 ，使得 （2）基本定理 P66 （3）逻辑代数的重要规则 对偶规则 如果将逻辑函数表达式F中所有的“·”变成“＋”，“＋”变成“·”“0”变成“1”，“1”变成“0”，而逻辑变量保持不变，则所得到的新逻辑表达式称为函数F的对偶式，记作F’。 [例] 3.1 数字逻辑与数字系统 反演规则 如果将逻辑函数表达式F中所有的“·”变成“十”，“＋”变成“·”，“0”变成“1”，“1”变成“0”，原变量变成反变量，反变量变成原变量，则所得到的新函数表达式为原函数F的反函数 。 已知： 根据规则得： 代入规则 代入规则是指任何一个含有变量A的逻辑等式，如果将所有出现A的位置都代之以同一个逻辑函数F，则等式仍然成立 。 4. 逻辑表达式的化简 代数化简法 运用逻辑代数的公理、定理和规则对逻辑函数进行化简。 [例] = = 卡诺图化简法 最小项之和 3.2 数据的机器表示 3.2.1 数据的机器级表示 操作码：规定CPU执行什么操作； 地址码：指出源操作数从哪里取，结果送往什么 地方以及下一条指令从哪里取 3.2.2 数据的汇编级表示 介于机器语言和高级语言之间的计算机编程语言，是将机器语言符号化的一种语言。 特点：汇编代码效率高，编程复杂，可移植性差。 3.3 存储系统组织结构 3.3.1 存储器与存储系统概述 1. 存储器的作用 存储器存储程序信息和数据信息。 3.3 存储系统组织结构 2. 存储器分类 （1）按存储介质分：半导体存储器、磁存储器和光存储器 （2）按工作方式分：随机存储器、只读存储器、顺序存储器、直接存取存储器 （3）按信息的可保存性：易失性存储器、非易失性存储器 （4）按作用：主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器 3.3 存储系统组织结构 3.存储器的主要性能指标 存储容量 存储器中可以容纳的存储单元总数称为存储容量 。 2）存储周期 处理机可以连续二次启动该存储器所需的最小时间间隔。 3.3 存储系统组织结构 存储访问时间 存储器收到有效地址到其输出端出现有效数据的时间间隔 4）性价比 性能与价格的比值是衡量存储器经济性能好坏的综合性指标 。 5）功耗 存储器耗电的多少，也相应地反映了发热的程度 。 6）可靠性 在规定的时间内存储器正常工作的概率。 3.3