数字逻辑基础全套电子课件完整版ppt整本书电子教案最全教学教程整套课件.ppt
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1、第1章 数字系统第2章 数字编码 第3章 逻辑门 第4章 逻辑门内部电路 第5章 电路特性 第6章 布尔代数 第7章 卡诺图 第8章 组合逻辑 第9章 时序逻辑 第10章 数字电路的应用 第11章 可编程规划逻辑 第12章 存储器 第13章 CPU 第14章 微型计算机系统 各种不同的数字系统各种不同的数字系统 二进制的运算二进制的运算 补数补数 负数的表示法负数的表示法 溢位溢位 不同进制的转换不同进制的转换 数字系统的不同在于每一个数本身基底的数字系统的不同在于每一个数本身基底的不同,基底又称为底数。基底的意义代表着此不同,基底又称为底数。基底的意义代表着此数为几进制的意思。进制又称为进位
2、。数为几进制的意思。进制又称为进位。在自然界中数字系统有无限多种,但严格在自然界中数字系统有无限多种,但严格说起来还是有其限制的,即自然界中的说起来还是有其限制的,即自然界中的1 1是不是不能拿来当做数字系统的基底,倘若自然数有能拿来当做数字系统的基底,倘若自然数有N N个,数字系统就有个,数字系统就有N-1N-1种。种。在任一个进制的任一数字中,其有效数字在任一个进制的任一数字中,其有效数字最左边的一位为最高位数(最左边的一位为最高位数(Most Significant Most Significant DigitDigit,简称,简称MSDMSD),它所代表的乘幂值最高。),它所代表的乘幂
3、值最高。而有效数字最右边的一位为最低位数(而有效数字最右边的一位为最低位数(Least Least Significant DigitSignificant Digit,简称,简称LSDLSD),它所代表的),它所代表的乘幂值最低。乘幂值最低。二进制至十八进制间,各种不同进制所拥二进制至十八进制间,各种不同进制所拥有的基本元素。基本元素即是指单个位数中有有的基本元素。基本元素即是指单个位数中有可能出现的所有数字或代表符号。可能出现的所有数字或代表符号。1101 1101 属于:属于:(A A)二进制数字系统)二进制数字系统 (B B)四进制数字系统)四进制数字系统 (C C)十六进制数字系统(
4、)十六进制数字系统(D D)以上都不对)以上都不对因为因为11011101的底数省略,所以可能为十进制,但的底数省略,所以可能为十进制,但所有答案中并无十进制,所以选(所有答案中并无十进制,所以选(D D)以上都)以上都不对的答案。不对的答案。以下哪一个进制表示法是错误的?以下哪一个进制表示法是错误的?(A A)(4359)(4359)1010(B B)(2375)(2375)7 7(C C)(4312)(4312)5 5(D D)(5F9H)(5F9H)1818 参考表参考表11011101二进制十八进制间各种不同进制二进制十八进制间各种不同进制的基本元素,可以发现七进制的基本元素中并的基本
5、元素,可以发现七进制的基本元素中并没有没有7 7,因此只有答(,因此只有答(B B)(2375)(2375)7 7是错误的,是错误的,所以答案选(所以答案选(B B)人类不可能利用二进制来做运算,因为二人类不可能利用二进制来做运算,因为二进制的运算对于人类而言实在是太耗时了。由进制的运算对于人类而言实在是太耗时了。由于电脑使用二进制,因此使用二进制来做运算于电脑使用二进制,因此使用二进制来做运算有其方便性,二进制运算的硬件电路极为简单。有其方便性,二进制运算的硬件电路极为简单。硬件电路越简单系统越不容易出问题,倘若系硬件电路越简单系统越不容易出问题,倘若系统一旦出了问题,要排除故障也是很简单的
6、。统一旦出了问题,要排除故障也是很简单的。电脑内部的主要运算其实只是加法运算而电脑内部的主要运算其实只是加法运算而己,其余的减法、乘法、除法等种种运算都只己,其余的减法、乘法、除法等种种运算都只是加法运算的应用罢了。加法运算的原则如下是加法运算的应用罢了。加法运算的原则如下所示:所示:0011+0+1+0+101110试计算二进制数试计算二进制数01011+1010101011+10101?(A A)100110100110(B B)100010100010(C C)100000100000(D D)101110101110 01011 +10101 100000 答案选(答案选(C C)三个
7、二进制数分别为三个二进制数分别为1101111011、1001110011与与1111,那么,那么它们的和是它们的和是(A A)010101010101(B B)101011101011(C C)110001110001(D D)101101101101 11011 +10011 101110 101110 +11 110001 答案选(答案选(C C)其实在电脑中二进制的减法运算只不过是其实在电脑中二进制的减法运算只不过是二进制加法运算的应用罢了。因此我们必须将二进制加法运算的应用罢了。因此我们必须将-B-B改变成另一种表示方式,即取补数(在改变成另一种表示方式,即取补数(在1-31-3章节
8、中有详细说明如何取补数)的方式来与章节中有详细说明如何取补数)的方式来与A A做加法运算。做加法运算。人类运算方式:人类运算方式:0-0=00-0=00-1=-10-1=-11-0=11-0=11-1=01-1=0电脑运算方式:电脑运算方式:0-0=0+(-0)=00-0=0+(-0)=00-1=0+(-1)=-10-1=0+(-1)=-11-0=1+(-0)=11-0=1+(-0)=11-1=1+(-1)=0 1-1=1+(-1)=0 试以试以2 2的补数编码做二进制减法运算的补数编码做二进制减法运算01001110010011102 2-00111111-001111112 2?(A A)
9、10011101100111012 2(B B)00001111000011112 2(C C)11011100110111002 2 (D D)10001101100011012 2 01001110 010011102 2-00111111-001111112 2 0100111001001110010011102 2+(-00111111+(-001111112 2)+1100000101001110010011102 2+11000001+110000012 2 100001111 00001111000011112 2所以此题答案选(所以此题答案选(B B)试以试以2 2的补数编码做
10、二进制减法运算的补数编码做二进制减法运算00101110001011102 2-00110111-001101112 2?(A A)110111112110111112(B B)111011112111011112(C C)111111012111111012(D D)111011112111011112 00101110001011102 2-00110111-001101112 2 00101110 00101110 00101110001011102 2+(-00110111+(-001101112 2)+)11000001)+)11000001 00101110001011102 2+
11、11001001+110010012 2 11101111 11101111 11101111111011112 2-(00010001)-(00010001)2 2 所以此题答案选(所以此题答案选(D D)电脑内部是如何完成二进制乘法运算的呢电脑内部是如何完成二进制乘法运算的呢?其实在电脑的内部,二进制乘法运算也只是?其实在电脑的内部,二进制乘法运算也只是二进制加法运算的扩充而已,只不过借助了一二进制加法运算的扩充而已,只不过借助了一些移位寄存器来协助完成。些移位寄存器来协助完成。电脑如何执行电脑如何执行111011(111011(2 2)1010(1010(2 2)的运算?的运算?(A A
12、)1001001100(1001001100(2 2)(B B)1001001110(1001001110(2 2)(C C)1001111000(1001111000(2 2)(D D)1111001110(1111001110(2 2)111011(111011(2 2)1010(2)1010(2)111011(111011(2 2)(1000(1000(2 2)+10()+10(2 2)111011(111011(2 2)1000(1000(2 2)+111011()+111011(2 2)10(10(2 2)111011(111011(2 2)(8)(8)1010+111011(+11
13、1011(2 2)(2)(2)1010 111011000(111011000(2 2)+1110110()+1110110(2 2)1001001110(1001001110(2 2)所以此题答案选(所以此题答案选(B B)电脑内部如何运行电脑内部如何运行9 97 7的运算?的运算?(A A)1111111111112 2(B B)1001111001112 2(C C)1100111100112 2(D D)1110011110012 2 9 97 7100110012 21111112 2100110012 2(100(1002 2+10+102 2+1+12 2)100110012 2
14、1001002 2+1001+10012 210102 2+1001+10012 21 12 2 100110012 2(4)(4)1010+1001+10012 2(2)(2)1010+1001+10012 2(1)(1)1010 1001001001002 2+10010+100102 2+1001+10012 2 1111111111112 263106310所以此题答案选(所以此题答案选(A A)电脑内部只有加法运算,若要完成除法运电脑内部只有加法运算,若要完成除法运算就必须利用二进制的减法运算,需借助于右算就必须利用二进制的减法运算,需借助于右移位寄存器。在上一小节中我们提到借助于左
15、移位寄存器。在上一小节中我们提到借助于左移位寄存器的应用,电脑可以执行乘法运算。移位寄存器的应用,电脑可以执行乘法运算。电脑内部如何运行电脑内部如何运行110110(2)110110(2)100(2)100(2)的运算的运算呢?呢?(A A)1010.011010.01(2)(2)(B B)1001.0011001.001(2)(2)(C C)1101.101101.10(2)(2)(D D)1111.0011111.001(2)(2)110110110110(2)(2)100100(2)(2)110110110110(2)(2)(4)(4)10101101.101101.10(2)(2)13
16、.513.5(10)(10)所以此题答案选(所以此题答案选(C C)电脑内部如何运行电脑内部如何运行39 39 8 8的运算呢?的运算呢?(A A)111.111111.1112 2(B B)101.011101.0112 2(C C)110.011110.0112 2(D D)100.111100.1112 2 39 398 81001111001112 2 1000 10002 21001111001112 2 (8)(8)1010100.111100.1112 2 4.87514.87510 0所以此题答案选(所以此题答案选(D D)补数有补数有1 1的补数、的补数、2 2的补数、的补数
17、、3 3的补数、的补数、4 4的的补数、补数、5 5的补数、的补数、N-1N-1的补数、的补数、N N的补数。的补数。由于每一个自然数由于每一个自然数1 1、2 2、3 3、4 4、N N均可均可以拿来当作补数,因此一般会有一个错误的概以拿来当作补数,因此一般会有一个错误的概念,以为补数有无限多种,其实对于任何一种念,以为补数有无限多种,其实对于任何一种进制而言补数只有两种。进制而言补数只有两种。下面哪一个是错误的?下面哪一个是错误的?(A A)10111011(2)(2)的的2 2的补数为的补数为01010101(B B)10111011(2)(2)的的1 1的补数为的补数为01000100
18、(C C)10111011(4)(4)的的3 3的补数为的补数为23222322(D D)10111011(4)(4)的的2 2的补数为的补数为12111211因为四进制只有因为四进制只有4 4的补数与的补数与3 3的补数两种,并没的补数两种,并没有有2 2的补数,的补数,所以答案选(所以答案选(D D)每一种进制各自均有几种补数?每一种进制各自均有几种补数?(A A)两种)两种(B B)一种)一种(C C)无限多种)无限多种(D D)R-1R-1种种每一种进制各自均有两种补数,例如四进制只每一种进制各自均有两种补数,例如四进制只有有4 4的补数与的补数与3 3的补数两种。三进制只有的补数两种
19、。三进制只有3 3的补的补数与数与2 2的补数两种。二进制只有的补数两种。二进制只有2 2的补数与的补数与1 1的的补数两种。补数两种。所以答案选(所以答案选(A A)下面的说法哪种是错误的?下面的说法哪种是错误的?(A A)10111011(2)(2)可以有可以有2 2的补数与的补数与1 1的补数的补数(B B)10111011(3)(3)可以有可以有3 3的补数与的补数与2 2的补数的补数(C C)10111011(5)(5)可以有可以有4 4的补数与的补数与3 3的补数的补数(D D)10111011(7)(7)可以有可以有7 7的补数与的补数与6 6的补数的补数每一种进制各自均仅有两种
20、补数,即每一种进制各自均仅有两种补数,即R R进制只进制只有有R R的补数与的补数与R-1R-1的补数两种。的补数两种。所以答案选(所以答案选(C C)R R可以表示为任何进制的底数,因此可以表示为任何进制的底数,因此R-1R-1的的补数就是底数本身减补数就是底数本身减1 1的补数。因为底数是的补数。因为底数是R R,所以底数本身减所以底数本身减1 1的补数就称为的补数就称为R-1R-1的补数。的补数。R R代表本身是几进制的意思,以十进制为例,代表本身是几进制的意思,以十进制为例,R R就是就是1010,R-1R-1就是就是9 9。以十六进制为例,。以十六进制为例,R R就是就是1616,R
21、-1R-1就是就是1515。以七进制为例,。以七进制为例,R R就是就是7 7,R-1R-1就是就是6 6。以三进制为例,。以三进制为例,R R就是就是3 3,R-1R-1就是就是2 2。以二进制为例,以二进制为例,R R就是就是2 2,R-1R-1就是就是1 1。以以R-1R-1的补数做减法的意思,就是将减法的补数做减法的意思,就是将减法改成加法的形式来运算。例如改成加法的形式来运算。例如A-BA-B是减法的形是减法的形式,我们将其改成加法的形式,即改成式,我们将其改成加法的形式,即改成A+(-B)A+(-B)的形式,这样只要有加法电路就可以同时处理的形式,这样只要有加法电路就可以同时处理加
22、法与减法运算了。加法与减法运算了。R R可以表示为任何进制的底数,因此可以表示为任何进制的底数,因此R R的补的补数就是底数本身的补数。因为底数是数就是底数本身的补数。因为底数是R R,所以,所以底数本身的补数就称为底数本身的补数就称为R R的补数。的补数。R R代表本身是代表本身是几进制的意思,以十进制为例,几进制的意思,以十进制为例,R R就是就是1010,因,因此此R R的补数就是的补数就是1010的补数。的补数。以以R R的补数做减法的意思,就是将减法改的补数做减法的意思,就是将减法改变成加法的形式来运算。例如变成加法的形式来运算。例如A-BA-B是减法的形是减法的形式,我们可以将其改
23、成加法的形式,即改成式,我们可以将其改成加法的形式,即改成A+A+(-B)(-B)的形式,如此只要有加法电路就可以同的形式,如此只要有加法电路就可以同时处理加法与减法运算了。时处理加法与减法运算了。负数的表示法一般大多针对电脑所使用的负数的表示法一般大多针对电脑所使用的二进制而言,因为在电脑内部的运算及表示方二进制而言,因为在电脑内部的运算及表示方法上均无法以负号或减号来表示,所以负数的法上均无法以负号或减号来表示,所以负数的表示法对电脑而言是极其必要的。表示法对电脑而言是极其必要的。负数的表示法有三种,即符号大小表示法,负数的表示法有三种,即符号大小表示法,1 1的补数表示法,以及的补数表示
24、法,以及2 2的补数表示法等三种。的补数表示法等三种。符号大小表示法是以二进制的形式来表示符号大小表示法是以二进制的形式来表示的,因此凡是非二进制的数,都必须先将其转的,因此凡是非二进制的数,都必须先将其转换成二进制后,才能用符号大小表示法来表示。换成二进制后,才能用符号大小表示法来表示。所谓的符号大小表示法,即是将所有的所谓的符号大小表示法,即是将所有的表示位的最左边的一个位规定为符号位,若在表示位的最左边的一个位规定为符号位,若在符号位内填上符号位内填上“0 0”代表正数,填上代表正数,填上“1 1”则代则代表负数。而符号位以外的所有位,均为数值位,表负数。而符号位以外的所有位,均为数值位
25、,数值位用来表示该数的大小是多少?数值位用来表示该数的大小是多少?1 1的补数表示法是以二进制的形式来表示的补数表示法是以二进制的形式来表示的,因此凡是非二进制的数,都必须先转换成的,因此凡是非二进制的数,都必须先转换成二进制后,才能用二进制后,才能用1 1的补数表示法来表示。所的补数表示法来表示。所谓谓1 1的补数表示法,即是将所有的表示位以二的补数表示法,即是将所有的表示位以二进制进制1 1的补数来表示负数。的补数来表示负数。2 2的补数表示法是以二进制的形式来表示的补数表示法是以二进制的形式来表示的,凡是非二进制的数,都必须先转换成二进的,凡是非二进制的数,都必须先转换成二进制后,才能用
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