電路相關知識–讀《繼電器是如何成為cpu的》
先讚一下bit祝威 發表的關於繼電器如何成為cpu 的博文, 在閱讀的過程中, 發現因為缺乏一些基本的電路知識, 因此在此處對於一些在第一篇文章繼電器如何成為cpu(1) 閱讀過程中遇到的問題, 進行了乙個簡單得說明.
從其第一篇文中, 能夠很容易的理解非門(not), 與門(and), 以及或門(or)的實現, 但是異或門(xor)則複雜了很多. 那麼如何輕鬆的搞定異或門的實現呢? 常見的思路就是利用已有的知識推出未知的知識, 也就是利用非門, 與門, 或門來推出異或門, 這裡先借用了真值表來清楚的反應它們之間的關係:ab
not a
not b
a or b
a and b
a xor b11
0011
0100
1101
0110
1010
0110
00從真值表中可以很容易的得到,
根據wikpedia中的解釋, 加法器是一種用於執行加法運算的數位電路部件, 是構成cpu算術邏輯單元的基礎. 在這些電子系統中, 加法器主要負責計算位址, 索引等資料, 也是二進位制數乘法器的重要組成部份. 當a, b為兩個加數, cin為進製數, s為和, cout為輸出的進製數, 則加法器的真值表如下:ab
cins
cout00
0001
0010
0101
0110
0100
1101
0101
0110
1111
11假設用"\(\bullet\)"表示and, 用"+"表示or, 用"\(\oplus\)"表示xor, 用"\(\overline{}\)"表示not, 則從真值表中可以推得:
$$s = a \oplus b \oplus c_$$
$$c_ = (a \bullet b) + (a \bullet c) + (b \bullet c)$$
也就是加法器具有三個輸入和兩個輸出, 如果要進行多位運算的話, 只要串著連起來就可以了, 如文章(1)中所示.
在各種複雜的數位電路中, 不但需要對二值訊號進行算術運算和邏輯運算, 還經常需要將這些訊號和運算結果儲存起來. 為此, 需要使用具有記憶功能的基本邏輯單元. 能夠儲存1位二值訊號的基本單元電路統稱為觸發器.
觸發器具有兩個特點:
具有兩個能自行保持的穩定狀態, 用來表示邏輯狀態的0和1, 或二進位制數的0和1.
根據不同的輸入訊號可以置成1或0狀態.
文中圖中的r-s觸發器是由兩個或非門組成的, 同時斷開的時候就相當於將數值進行儲存了. 真值表如下:rs
q00保持
0111
0011
0給r-s觸發器加乙個控制訊號, 就稱為了d觸發器, 如下:
它的真值表如下:dcp
q00保持狀態10
保持狀態01
0111
可見, cp控制了資料的存入.
date: 2014-04-22 tue
author: zhong xiewei
org version 7.8.11 with emacs version 24
validate xhtml 1.0
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