5、计算机逻辑电路与可逆计算深度解析

计算机逻辑电路与可逆计算深度解析

1. 基本逻辑门电路

1.1 NOR 门电路

NOR 门是一种重要的逻辑门电路。在图 2.14 所示的晶体管 NOR 门电路中，当输入 A 或 B 为正，或者两者都为正时，电流会流动，此时输出为 0；而当 A 和 B 都为 0 时，输出为 +V，即 1。这与我们常规期望的逻辑相反，它是“非或”（NOT OR）门。为了得到我们想要的逻辑结果，只需将该输出通过一个 NOT 门即可。

1.2 逻辑门电路的构建意义

这表明我们能够制造出具有基本逻辑门功能的电路。这为后续构建更复杂的设备奠定了基础，因为基本逻辑门就像是建筑中的砖块，是构建复杂电路系统的基本单元。

2. 二进制解码器

2.1 简单二进制解码器

二进制解码器是一种重要的设备。假设我们有四条输入线 A、B、C、D 接入设备，当这些线上的信号为特定组合，如 1011 时，我们希望解码器能发出信号告知该组合出现。这可以通过一个改进的 AND 门轻松实现，就像图 2.15 所示的简单解码器，只有当 A、C、D 为 1 且 B 为 0 时，才会输出 1。

2.2 通用二进制解码器

如果我们需要一个更通用的解码器，能在众多可能的输入组合中识别特定数字，可通过将单个解码器并联来实现。全解码器能对所有可能的输入数字进行解码。以三到八二进制解码器为例，它有三条输入线 A、B、C，能产生 (2^3 = 8) 种组合，因此有八条输出线。我们要构建一个门，将每个输入组合分配到不同的输出线，使得八条输出线中只有一条输出为 1，这样就能一眼看出输入的是什么。图 2.16 展示了该解码