ICS-02

数字逻辑

一、MOS晶体管

• 三个引脚（电极），分别被称作“栅级”、“源级”，“漏极”。

• 标识方法

  • 横线代表正极

  • 下三角代表接地

• n-MOS晶体管

  • 如果在栅极接入2.9V电压，则在源极和漏极之间会产生一条通路，这时候n-MOS晶体管就等于是一根连通线（“闭路”）。如果栅极电压是0V,则源极和漏极之间断开，此时称为“开路”

    

• p-MOS晶体管

  • 与n-MOS晶体管工作方式恰恰相反

           

• CMOS电路

  • 电路中同时包含p-MOS管和n-MOS管

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二、逻辑门

• 非门

  

• 或门、或非门

  

• 与门、与非门

  

• 摩根定律

  ~(~A AND ~B) = A OR B

• 多输入门

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三、组合逻辑

• 译码器

  • 特点：在所有输出中有且仅有一个为1，其余皆为0.每个输出端口对应了一种输入模式，因而该结构可以用于检测、匹配不同的输入模式。

  • 主要用于解释一个二进制数（LC-3中，每条指令的操作码为一个4-bit值，通过4-16译码器可识别指令）

• 多路复用器（数据选择器）

• 全加器

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A	B	C0	C	S
0	0	0	0	0
0	0	1	0	1
0	1	0	0	1
0	1	1	1	0
1	0	0	0	1
1	0	1	1	0
1	1	0	1	0
1	1	1	1	1

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• 可编程逻辑阵列

  • 通过PLA可实现任何形式的逻辑

• 逻辑完备性

  • 可以实现任何逻辑函数

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四、存储单元

• R-S锁存器

• 门控D锁存器

• 寄存器

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五、内存的概念

== 内存 ==是由一定数目的“位置”组成的，其中每个“位置”可以被单独识别并独立存放一个数据。通常，我们称位置识别符为“地址”，又称存储在各个位置中的bit数目为“寻址能力”。

• 寻址空间

  • 内存中可独立识别的位置总数

• 寻址能力

  • 每个内存位置中包含的bit数目

• 例子：2^2 * 3内存

  • 2^2代表内存的地址空间大小为4

  • 3代表寻址能力为3-bit宽度

  

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六、时序电路（组合逻辑电路 + 存储单元）

• 组合密码锁

  

• 状态的概念

  • 系统的状态是系统中所有组成要素在拍照时刻的一个“快照”

• 有限状态机

  • 组成部分

    • 状态（有限数目）

    • 外部输入（有限数目）

    • 对外输出（有限数目）

    • 任意状态间迁移（显式注名）

    • 对外输出操作（显示注明）

  • 状态图（状态节点和节点间的连接线组成）

  • 时钟

    • 时钟是0和1交替变换的信号

    • 状态转移通常通过时钟来触发

• 有限状态机的实现（同数电）

• LC-3计算机的数据通路

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