第3章 数据表示与逻辑运算PPT讲稿.ppt

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1、第3章 数据表示与逻辑运算第1页，共78页，编辑于2022年，星期二前言 现代电子计算机中的运算主要有两种：现代电子计算机中的运算主要有两种：算术运算算术运算和和逻辑运算逻辑运算，这些运算是由计算，这些运算是由计算机内部的机内部的逻辑部件逻辑部件实现的，而逻辑部件是通过实现的，而逻辑部件是通过基本门电路基本门电路实现的。利用这些逻辑实现的。利用这些逻辑部件，可以表示和实现布尔代数的各种运算。部件，可以表示和实现布尔代数的各种运算。考虑到各种信息、指令和数据都必须以二进制表示，本章将介绍数据的二进考虑到各种信息、指令和数据都必须以二进制表示，本章将介绍数据的二进制表示、二进制的运算以及实现二进制

2、运算的基本逻辑部件。制表示、二进制的运算以及实现二进制运算的基本逻辑部件。2第2页，共78页，编辑于2022年，星期二主要内容主要内容 3.1 3.1 数制及数制及数制之间的相互转换数制之间的相互转换 3.2 3.2 编码编码3.3-3.4 3.3-3.4 二进制运算二进制运算:逻辑运算、算术运算逻辑运算、算术运算 3.5 3.5 基本门电路基本门电路 3.6 3.6 组合逻辑电路组合逻辑电路 3.7 3.7 时序逻辑电路时序逻辑电路3第3页，共78页，编辑于2022年，星期二ENIAC的缺点 可靠性差，只能稳定地工作几小时；存储容量小：至多能存20个字节；采用十进制；无程序存储功能，采用插拔

3、线；功耗大，每小时150kW。4第4页，共78页，编辑于2022年，星期二冯诺伊曼思想 二进制：用0、1二进制码组成各种信息进行计算。存储程序工作原理计算机史上的里程碑。John von Neumann1903 1957 不同进制数之间的转换；不同进制数之间的转换；小数点的表示；小数点的表示；二进制的运算；二进制的运算；5第5页，共78页，编辑于2022年，星期二3.1 数制及数制之间的转换 2 3 6.8 9 5十进制的运算十进制的运算6第6页，共78页，编辑于2022年，星期二3.1 数制及数制之间的转换 使用固定个数的数码；使用固定个数的数码；0,1,2,9 由低位向高位按由低位向高位按

4、“逢逢10进一进一”的规则计数，的规则计数，10称为称为基数基数；采用采用“位权位权”表示法（按权展开）；表示法（按权展开）；小数点的移动等价于乘小数点的移动等价于乘10或除或除10；111111十进制中10310210110010-110-2同一进位制中，不同位置上的同一个数字符号所代表的值是不同的。二进制中232221202-12-27第7页，共78页，编辑于2022年，星期二3.1 数制及数制之间的转换(1011.101)2=123+022+121+120+12-1+02-2+12-3R进制的数S的位权展开多项式(1011.101)8=183+082+181+180+18-1+08-2+

5、18-38第8页，共78页，编辑于2022年，星期二3.1 数制及数制之间的转换二进制（B）八进制（O）十进制（D）十六进制（H）十进制十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 八进制八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 十六进制十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 二进制二进制 0 1 1010 11 100 110 1000 1010 1100 1110 10000016之间整数的常用进制数对应关系9第9页，共78页，编辑于2022年，星期二数制

6、转换1：多项式替代法(1011.101)2=1 23+0 22+1 21+1 20+1 2-1+0 2-2+1 2-3=(11.625)1010第10页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换1：多项式替代法例例 试用多项式替代法将十进制数试用多项式替代法将十进制数34.75数转换为二进制数。数转换为二进制数。34.753 101+4 100+7 10-1+5 10-2(3)10=(11)2(4)10=(100)2(7)10=(111)2(5)10=(101)2(10)10=(1010)211 10101+100 10100+111 1010-1+101 1010-2(100010.11)

7、211 1010+100+1111010+10110101010=11110+100+(111 1010+101)10101010=100010+1001011 10101010=100010.1111第11页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换1：多项式替代法适用场合：将其他进制的数字转换为十进制数例：(357)8=()10382+581+7 80 =(239)10适用场合：将其他进制的数字转换为十进制数例：(8BC3)16=()108163+B162+C161+3160 =(35779)1012第12页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换2：基数除法例例 试用整数除法将十进

8、制数试用整数除法将十进制数92数转换为二进制数。数转换为二进制数。整数部分整数部分小数部分小数部分适用场合：将十进制整数转换为其它进制的整数13第13页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换2：基数除法9246222321125222120(92)10=(1011100)214第14页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换2：基数除法92211588148 180(922)10=(1632)8例，将十进制整数922转换成8进制数和16进制数(922)10=(39A)1615第15页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换2：基数除法9246222321125222120基数除法

9、：任意进制之间转换16第16页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换2：基数除法例例 将将4进制数进制数321转换为七进制数。转换为七进制数。3211320113111301(321)4=(111)717第17页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换3：基数乘法例例 将十进制小数将十进制小数0.6875转换为二进制数。转换为二进制数。小数部分小数部分整数部分整数部分适用场合适用场合：将十进制小数转换为其他进制小数：将十进制小数转换为其他进制小数18第18页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换3：基数乘法0.6875 21.3750 20.7500 21.5000 21.00

10、00B-1=1B-2=0B-3=1B-4=1(0.6875)10=(0.1011)219第19页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换3：基数乘法0.6875 21.3750 20.7500 21.5000 21.0000任意数制转换任意数制转换20第20页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换3：基数乘法例例 用基数乘法将二进制数用基数乘法将二进制数0.1101转换为十进制数。转换为十进制数。0.1101 10101000.0011000 10101.01001 101010.100010 1010101.00101(0.1101)2=(0.8125)1021第21页，共78页，

11、编辑于2022年，星期二数制转换4：混合法 多项式替代法：将其他进制转换为十进制；基数乘法：将十进制小数转换为其他进制；基数除法：将十进制整数转换为其他进制；22第22页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换4：混合法例例 将四进制数将四进制数1023.231转换为五进制数。转换为五进制数。(1023.231)4=1 43+0 42+2 41+3 40+2 4-1+3 4-2+1 4-3=(75.703125)107551505305030.703125 53.515625 52.578125 52.890625 54.453125(1023.231)4=(300.3224)523第23

12、页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换5：直接转换法适用于：适用于：与与满足（为整数）满足（为整数）2k关系。关系。76543210八进制八进制111110101100011010001000二进制二进制三位二进制数对应于一位八进制数；三位二进制数对应于一位八进制数；一位八进制数对应于三位二进制数；一位八进制数对应于三位二进制数；16进制与进制与2进制的转换如何处理？进制的转换如何处理？24第24页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换5：直接转换法例例 将二进制数将二进制数10000110001.1011转换为八进制数。转换为八进制数。1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1

13、.1 0 1 1 0 00451602(10000110001.1011)2=(2061.54)825第25页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换5：直接转换法例例 将八进制数将八进制数1037.26直接转换为二进制数。直接转换为二进制数。1037.26001000011111010110(1037.26)8=(1000011111.01011)226第26页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换6：转换位数的确定目的：在进行进制转换时，保证数的精度。(0.2)10=(0.00110011)2设设进制小数为进制小数为k位，为保证转换精度，需取位，为保证转换精度，需取j位位进制小数

14、。进制小数。27第27页，共78页，编辑于2022年，星期二数制转换6：转换位数的确定例例 将十进制数将十进制数0.31534转换为十六进制数，要求转换精度为转换为十六进制数，要求转换精度为 取取 j=528第28页，共78页，编辑于2022年，星期二3.2 编码编码3.2.1 BCD码用用四位二进制数四位二进制数表示一位十进制数的方法，称表示一位十进制数的方法，称为二为二十进制代码（十进制代码（Binary coded decimal，BCD码）码）常见的常见的BCD码有：码有：8421码、码、2421码、余码、余3码码8421码：码：N=8a3+4a2+2a1+a0 例例(10.54)10

15、=(0001 0000.0101 0100)84212421码：N=2a3+4a2+2a1+a0 特点：编码方案不唯一特点：编码方案不唯一余余3码：十进制数的码：十进制数的8421码加上码加上0011得到。得到。29第29页，共78页，编辑于2022年，星期二3.2.2 文本文本1.ASCII为每一个字符制定唯一的一个编码，即可将一为每一个字符制定唯一的一个编码，即可将一个字符串转换成一个二进制串个字符串转换成一个二进制串美国信息交换标准码：美国信息交换标准码：American standard code for information interchange,ASCIIASCII码采用码采用

16、7位编码，可表示位编码，可表示128位字符，计位字符，计算机中用算机中用8位表示一个字节，最高位补位表示一个字节，最高位补0；扩展的扩展的ASCII码最高位为码最高位为1，因此，因此1字节的编码字节的编码共可表示共可表示256个字符。个字符。C语言字母基于语言字母基于ASCII码字母表码字母表30第30页，共78页，编辑于2022年，星期二3.2.2 文本文本2.汉字：两个字节表示一个汉字汉字：两个字节表示一个汉字3.Unicode：32位编码，可以为全世界每种位编码，可以为全世界每种语言的每个字符设定一个唯一的二进制编码。语言的每个字符设定一个唯一的二进制编码。31第31页，共78页，编辑于

17、2022年，星期二3.2.3 图像图像1.位图位图在位图技术中，图像被看成点的集合，每一个在位图技术中，图像被看成点的集合，每一个点称为一个点称为一个像素；像素；黑白图像：用一个二进制位（黑白图像：用一个二进制位（bit）表示）表示1个像个像素，素，1表示黑色，表示黑色，0表示白色；表示白色；彩色图像：每个像素用彩色图像：每个像素用24位位RGB编码来表示。编码来表示。R、G、B取值范围取值范围0255.白色白色RGB（255,255,255）黑色黑色RGB（0,0,0）问问用位图方式存储一张用位图方式存储一张1024512大小的图大小的图片需要存储空间是多少？片需要存储空间是多少？10245

18、123Byte=1.5MB32第32页，共78页，编辑于2022年，星期二3.2.3 图像图像2.矢量图矢量图矢量矢量：是既有大小又有方向的量。物理中称为：是既有大小又有方向的量。物理中称为矢量，数学上称为向量；矢量，数学上称为向量；矢量图矢量图是使用数学的方法构造一些基本的几何是使用数学的方法构造一些基本的几何元素，点、线、矩形、多边形、圆、弧线等，元素，点、线、矩形、多边形、圆、弧线等，然后利用这些几何元素构造计算机图形。然后利用这些几何元素构造计算机图形。特点：特点：矢量图形可以通过公式计算得到，无需矢量图形可以通过公式计算得到，无需记录像素点信息，图像文件较小。例如画圆：记录像素点信息

19、，图像文件较小。例如画圆：只需记录圆心坐标和半径。只需记录圆心坐标和半径。优点优点：图形不失真：图形不失真33第33页，共78页，编辑于2022年，星期二3.2.4 声音声音音频信息编码方法音频信息编码方法按有规律的时间间隔采样声波的振幅，并记录按有规律的时间间隔采样声波的振幅，并记录所得到的数值序列。所得到的数值序列。步骤：步骤：（1）采样：等时间间隔的读取声音幅值。采样）采样：等时间间隔的读取声音幅值。采样频率是每秒钟抽取的样本数，单位频率是每秒钟抽取的样本数，单位kHz.（2）量化：把读取的幅值进行分级量化，按整）量化：把读取的幅值进行分级量化，按整个波形变化的最大幅度划分成几个区段，把

20、落个波形变化的最大幅度划分成几个区段，把落在某个区段的采样幅值归为一类，并给出相应在某个区段的采样幅值归为一类，并给出相应的量化值。的量化值。34第34页，共78页，编辑于2022年，星期二3.2.5 可靠性编码可靠性编码常用可靠性编码：格雷码、奇偶校验码、海常用可靠性编码：格雷码、奇偶校验码、海明码。明码。1.格雷（格雷（Gray）码：任意两个相邻数的编）码：任意两个相邻数的编码只有码只有1位二进制数不同。位二进制数不同。2.奇偶校验码奇偶校验码由由信息位信息位和和1位校验位位校验位组成组成校验位的取值将使整个编码中校验位的取值将使整个编码中1的个数为奇的个数为奇数个（数个（奇校验奇校验），

21、或偶数个（），或偶数个（偶校验偶校验）例如例如6编码：编码：奇校验奇校验 0110 1偶校验偶校验 0110 0能够发现能够发现1位错误或奇数位错误，位错误或奇数位错误，对偶数位同时出错不能够发现对偶数位同时出错不能够发现35第35页，共78页，编辑于2022年，星期二3.2.5 可靠性编码可靠性编码3.海明码海明码具有检错和纠错能力。即能够发现错误及哪具有检错和纠错能力。即能够发现错误及哪些位出错。些位出错。36第36页，共78页，编辑于2022年，星期二3.3 二进制逻辑运算1 0 1 0 0 1 1 01 1 0 1 0 1 1 10 1 1 1 0 0 0 1运算规则37第37页，共7

22、8页，编辑于2022年，星期二3.3 二进制逻辑运算应用*掩码掩码：是一种特二进制代码序列，将源码与：是一种特二进制代码序列，将源码与掩码经过逻辑运算得出新的操作数掩码经过逻辑运算得出新的操作数 1.与运算与运算（1）应用：）应用：“清零清零”或或“复位复位”，即将二进，即将二进制数的某些位变成制数的某些位变成0，做与运算，做与运算（2）掩码设计：要清零的相应位置）掩码设计：要清零的相应位置0，其余位，其余位为为1（3）举例：将）举例：将8位二进制数的最低位清零，掩位二进制数的最低位清零，掩码：码：1111 1110（4）练习：）练习：将将8位二进制数的第位二进制数的第2和和5位清零？位清零？

23、38第38页，共78页，编辑于2022年，星期二3.3 二进制逻辑运算应用（4）练习：将）练习：将8位二进制数的第位二进制数的第2和和5位置位？位置位？掩码：掩码：2.或运算或运算（1）应用：）应用：“置位置位”，即将二进制数的某些，即将二进制数的某些位变成位变成1（2）掩码设计：）掩码设计：要置位的相应位置要置位的相应位置1，其余位，其余位为为0，做或运算，做或运算（3）举例：将）举例：将8位二进制数的最低位置位，掩码：位二进制数的最低位置位，掩码：0000 00010010 010039第39页，共78页，编辑于2022年，星期二3.3 二进制逻辑运算应用（4）练习：将）练习：将8位二进制

24、数的第位二进制数的第2和和5反转？掩反转？掩码：码：3.异或运算异或运算（1）应用：）应用：“反转反转”，即将二进制数的某些，即将二进制数的某些位反转（取反）。位反转（取反）。（2）掩码设计：）掩码设计：要反转的相应位置要反转的相应位置1，其余保持，其余保持不变位为不变位为0，做异或运算，做异或运算（3）举例：将）举例：将8位二进制数位二进制数3-7位反转，掩码：位反转，掩码：0010 01001111 100040第40页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4 二进制算术运算 计算机是对机器数进行运算的，而我们最终需要的又是真值。计算机是对机器数进行运算的，而我们最终需要的又是真值。因此

25、，希望机器数要尽可能地满足下列要求：因此，希望机器数要尽可能地满足下列要求：机器数必须能被计算机表示；机器数必须能被计算机表示；机器数与真值的转换要简单，辨认要直观。机器数与真值的转换要简单，辨认要直观。机器数的运算规则要简单。机器数的运算规则要简单。在计算机表示正负号的最简单的方法就是在计算机表示正负号的最简单的方法就是用用0表示正号，用表示正号，用1表示负号表示负号。41第41页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.1 数的原码反码和补码表示42第42页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.1 数的原码反码和补码表示特殊值的原码、反码和补码表示43第43页，共78页，编辑于20

26、22年，星期二3.4.1 数的原码反码和补码表示 长度为长度为n的数，其原码、反码与补码均为的数，其原码、反码与补码均为n+1位；位；正数的原码、反码及补码均相同，均为其真值前加符号位正数的原码、反码及补码均相同，均为其真值前加符号位0；负数的原码为在其真值前加符号位负数的原码为在其真值前加符号位1；负数的反码等于其原码数据位按位求反；负数的反码等于其原码数据位按位求反；负数的补码等于反码数据位末位加负数的补码等于反码数据位末位加1，符号不变；，符号不变；u 如何由负数的原码求补码？如何由负数的原码求补码？u 如何由负数的补码求原码？如何由负数的补码求原码？44第44页，共78页，编辑于202

27、2年，星期二3.4.1 数的原码反码和补码表示例例 已知已知x=+101101，y=-101101，求，求x和和y的原码、反码及补码。的原码、反码及补码。x原原=x反反=x补补=0101101y原原=1101101y反反=1010010y补补=101001111011001101101u 如何由负数的原码求补码？符号位不变，数据位变反加如何由负数的原码求补码？符号位不变，数据位变反加1u 如何由负数的补码求原码？如何由负数的补码求原码？u（1）补码数据位减）补码数据位减1得反码，反码数据位变反得原码得反码，反码数据位变反得原码u（2）补码的数据位按位取反加）补码的数据位按位取反加1，符号位不变

28、，符号位不变45第45页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.2 定点数与浮点数5.52.75101.110.11小数点在计算机内部如何表示？小数点在计算机内部如何表示？定点表示法；浮点表示法；46第46页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.2 定点数与浮点数 计算机中，数字计算机中，数字0和和1是用是用触发器的状态触发器的状态表示的，一个触发器可以存表示的，一个触发器可以存储一位二进制数。如果一个计算机的字长为储一位二进制数。如果一个计算机的字长为16位，其结构可以表示如下：位，其结构可以表示如下：触发器编号1514131211109876543210触发器编号1514触发器编

29、号1514定点小数表示定点小数表示定点整数表示定点整数表示符号位符号位47第47页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.2 定点数与浮点数1415编号触发器1415编号触发器 为了将实际的数用浮点整数或浮点小数表示，这需要对小数进行放大为了将实际的数用浮点整数或浮点小数表示，这需要对小数进行放大处理或对整数进行缩小处理，以使表示的数变为整数或小数，称为处理或对整数进行缩小处理，以使表示的数变为整数或小数，称为选取选取比例因子比例因子。小数点位置小数点位置小数点位置小数点位置48第48页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.2 定点数与浮点数例例 用用定点小数和和定点整数表示数表示数

30、101.1101.1和和10.1110.11。15141312111090101.1+101100010.11+010110015146543210101.1+0010110010.11+00010110定点小数定点小数定点整数定点整数49第49页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.2 定点数与浮点数 所谓的浮点表示法浮点表示法，就是计算机中数的小数点位置不是固定的，或者说是浮动的。一般来讲，任何十进制数N可以表示为：其中J称为阶码（可正可负），S称为尾数（可正可负）。50第50页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.2 定点数与浮点数JS5.6831,0.5683或2,0.05

31、6830.005683-1,0.05683或-2,0.5683阶码阶码 尾数尾数51第51页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.2 定点数与浮点数阶码，尾数阶码，尾数阶码符号阶码符号阶码阶码尾数符号尾数符号尾数尾数52第52页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.3 算术运算加法运算减法运算乘法运算除法运算53第53页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.3 算术运算例例 已知已知x=+1101，y=+0110，用原码运算计算，用原码运算计算x-y之值。之值。（1 1）将数用原码表示；）将数用原码表示；（2 2）比较两个数的大小，用大的减小的，同时确定结果的符号；）比较两个

32、数的大小，用大的减小的，同时确定结果的符号；x原原=0,1101y原原=0,0110-0,0111x-y=+0111运算规则54第54页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.3 算术运算例例 已知已知x=+1101，y=+0110，用反码运算计算，用反码运算计算x-y之值。之值。x反反=0,1101-y反反=1,1001+10,0110 x-y=+01111+0,0111运算规则55第55页，共78页，编辑于2022年，星期二3.4.3 算术运算例例 已知已知x=+1101，y=+0110，用补码运算计算，用补码运算计算x-y之值。之值。x补补=0,1101-y补补=1,1010+10,

33、0111x-y=+0111运算规则56第56页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5 逻辑门电路 在数字系统中，各种功能部件都是由基本逻辑电路实现的。这些基本电路控制着系统中在数字系统中，各种功能部件都是由基本逻辑电路实现的。这些基本电路控制着系统中信息的流通，它们的作用和门的开关作用极为相似，故称为信息的流通，它们的作用和门的开关作用极为相似，故称为逻辑门电路逻辑门电路，简称逻辑门或门，简称逻辑门或门电路。逻辑门是数字电路逻辑设计中的基本元件。电路。逻辑门是数字电路逻辑设计中的基本元件。3.5.1 晶体管晶体管 集成电路：集成电路：将实现各种逻辑功能的元器件及其连线都集中制造在同一块半将

34、实现各种逻辑功能的元器件及其连线都集中制造在同一块半导体材料基片上，通过引线与外界联系导体材料基片上，通过引线与外界联系 57第57页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5 逻辑门电路 在数字系统中，各种功能部件都是由基本逻辑电路实现的。这些基本电路控制着系在数字系统中，各种功能部件都是由基本逻辑电路实现的。这些基本电路控制着系统中信息的流通，它们的作用和门的开关作用极为相似，故称为统中信息的流通，它们的作用和门的开关作用极为相似，故称为逻辑门电路逻辑门电路，简称逻，简称逻辑门或门电路。逻辑门是数字电路逻辑设计中的基本元件。辑门或门电路。逻辑门是数字电路逻辑设计中的基本元件。3.5.1 晶

35、体管晶体管 集成电路：集成电路：将实现各种逻辑功能的元器件及其连线都集中制造在同一块半导将实现各种逻辑功能的元器件及其连线都集中制造在同一块半导体材料基片上，通过引线与外界联系体材料基片上，通过引线与外界联系.58第58页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5.1 晶体管集成电路集成电路双极型集成电路双极型集成电路单极型集成电路单极型集成电路：采用双极型半导体器件：采用双极型半导体器件：采用金属：采用金属-氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管（简称（简称MOS管）作为元件管）作为元件双极型双极型集成电路集成电路TTL：transistor-transistor logic晶体管晶体管

36、-晶体管逻辑电路晶体管逻辑电路ECL：emitter coupled logic射极耦合逻辑门射极耦合逻辑门电路电路I2L：integrated injection logic集成注入逻辑电路集成注入逻辑电路59第59页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5.1 晶体管单极型单极型集成电路集成电路N型MOS管 P型MOS管 PMOSNMOSCMOS：由：由PMOS和和NMOS组成的互补组成的互补MOS电路电路课后笔记本：课后笔记本：总结各种集成电路的优缺点总结各种集成电路的优缺点当栅极为低电平时，源极和漏极导通当栅极为低电平时，源极和漏极导通当栅极为高电平时，源极和漏极导通当栅极为高电平时

37、，源极和漏极导通60第60页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5.2 非门CMOS非门工作原理：工作原理：1.当当VIN为为1时，时，T1断开，断开，T2导通，导通，VOUT=02.当当VIN为为0时，时，T1导通，导通，T2断开，断开，VOUT=161第61页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5.3 与非门电路CMOS与非门CMOS与门62第62页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5.4 或非门CMOS或非门CMOS或门63第63页，共78页，编辑于2022年，星期二3.5 逻辑门电路（f）异或门）异或门64第64页，共78页，编辑于2022年，星期二3.6组合逻辑电路 举

38、重比赛规则规定：在一名主裁判和两名副裁判中，必须有两人以上（必须包括主裁判）认为运动员的动作合格，试举才算成功。比赛时主裁判掌握着开关C、两名副裁判分别掌握开关A和B，当裁判认为运动员动作合格时就合上相应的开关，否则不合。65第65页，共78页，编辑于2022年，星期二3.6 组合逻辑电路66第66页，共78页，编辑于2022年，星期二3.6 常用组合电路2-4 译码器译码器多路复用器多路复用器3-8 译码器如何构成？译码器如何构成？67第67页，共78页，编辑于2022年，星期二3.6 组合逻辑电路加法器 半加半加不考虑来自低位的进位，将两个不考虑来自低位的进位，将两个1位位二进制位相加，称

39、为半加。二进制位相加，称为半加。半加器半加器实现半加运算的电路实现半加运算的电路输出和输入的逻辑关系？输出和输入的逻辑关系？ABSumCO-Carry Output0001101100101001S=AB+AB=A BCO=AB68第68页，共78页，编辑于2022年，星期二3.6 组合逻辑电路加法器 全加全加若考虑来自低位的进位，将两个若考虑来自低位的进位，将两个1位二进制位和来自低位二进制位和来自低位的位的进位进位相加。相加。全加器全加器实现全加运算的电路实现全加运算的电路输出和输入的逻辑关系？输出和输入的逻辑关系？输入输出CIABSCO00000001100101001101100101

40、0101110011111169第69页，共78页，编辑于2022年，星期二3.6 组合逻辑电路加法器输入输出CIABSCO000000011001010011011001010101110011111170第70页，共78页，编辑于2022年，星期二3.6 组合逻辑电路加法器71第71页，共78页，编辑于2022年，星期二3.7时序逻辑电路 时序逻辑电路：时序逻辑电路：输出信号不仅与电路输出信号不仅与电路该时刻该时刻的输入有关，还与电路的输入有关，还与电路过去过去的输入信号有关。的输入信号有关。电路要具有电路要具有记忆记忆功能。功能。72第72页，共78页，编辑于2022年，星期二3.7时序

41、逻辑电路1.R-S锁存器锁存器SetResetQQG1G2(1)若若R=1，S=1，则锁存器保持原来状态不变；，则锁存器保持原来状态不变；(2)若若R=1，S=0，则锁存器置为，则锁存器置为1状态，即状态，即Q=1；(3)若若R=0，S=1，则锁存器状态置为，则锁存器状态置为0状态，即状态，即Q=0;置置1端，置位端端，置位端置置0端，复位端端，复位端互补输互补输出端出端(4)R和和S不能同时为不能同时为0。73第73页，共78页，编辑于2022年，星期二3.7时序逻辑电路2.R-S触发器触发器R-S锁存器锁存器触发信号触发信号（1）当）当CLK=1时，触发器可以接受输入信号；时，触发器可以接

42、受输入信号；（2）当）当CLK=0时，触发器保存的是时，触发器保存的是CLK 回到回到0以前瞬间的以前瞬间的状态。状态。74第74页，共78页，编辑于2022年，星期二3.7时序逻辑电路D触发器触发器CLK=1时，时，D=1,Set=1，Q=1，CLK 回回0，则，则Q=1；CLK=1时，时，D=0，Reset=1，Q=0，CLK 回回0，则，则Q=0，即保，即保存了存了D的信息的信息R-S触发器触发器75第75页，共78页，编辑于2022年，星期二3.7时序逻辑电路3.寄存器寄存器D触发器触发器D触发器触发器D触发器触发器D触发器触发器CLK控制控制4位的寄存器，可同时存储位的寄存器，可同时

43、存储4位二进制位（位二进制位（4bit）数据。）数据。！时序逻辑电路结构：时序逻辑电路结构：组合逻辑电路组合逻辑电路+存储电路存储电路76第76页，共78页，编辑于2022年，星期二3.7时序逻辑电路223内存的逻辑示意图内存的逻辑示意图字字字字字字字字地址线地址线77第77页，共78页，编辑于2022年，星期二本章小结了解：了解：1文本、图像、声音的编码方法；文本、图像、声音的编码方法；2译码器的构成；译码器的构成；3锁存器、触发器、加法器的结构；锁存器、触发器、加法器的结构；理解：理解：1小数的定点数和浮点数表示方法；小数的定点数和浮点数表示方法；2寄存器、时序逻辑电路的逻辑结构；寄存器、时序逻辑电路的逻辑结构；掌握：掌握：1进位计数制的含义和不同进位制数的转换方法；进位计数制的含义和不同进位制数的转换方法；2BCD码编码方法：码编码方法：8421码、码、2421码、余码、余3码；码；3奇偶校验码；奇偶校验码；4二进制逻辑运算：与运算、或运算、非运算、异或运算；二进制逻辑运算：与运算、或运算、非运算、异或运算；5原码、反码、补码表示及其运算；原码、反码、补码表示及其运算；6晶体管、非门、与非门、或非门的结构。晶体管、非门、与非门、或非门的结构。78第78页，共78页，编辑于2022年，星期二