计算机中常用的逻辑部件
计算机组成原理知识点总结
计算机组成原理知识点总结第一章一、数字计算机的五大部件（硬件）及各自主要功能（P6）计算机硬件组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
1、存储器（主存）主要功能：保存原始数据和解题步骤。
包括：内存储器（CPU 直接访问），外存储器。
2、运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。
3、控制器主要功能：从内存中取出解题步骤（程序）分析，执行操作。
包括：计算程序和指令（指令由操作码和地址码组成）。
4、输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。
5、输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。
注：1、冯诺依曼结构：存储程序并按地址顺序执行。
2、中央处理器（CPU）：运算器和处理器的结合。
3、指令流：取指周期中从内存读出的信息流，流向控制器。
数据流：在执行器周期中从内存读出的信息流，由内存流向运算器。
二、数字计算机的软件及各自主要功能（P11）1、系统软件：包括服务性程序、语言程序、操作程序、数据库管理系统。
2、应用程序：用户利用计算机来解决某些问题而设计。
三、计算机的性能指标。
1、吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。
2、响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
3、利用率：在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。
4、处理机字长：常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。
5、总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。
6、存储器容量：存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。
7、存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。
8、主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，按照规定在某个时间段做什么（从什么时候开始、多长时间完成），主时钟不断产生固定频率的时钟信号。
2：计算机的逻辑部件
四位一组的组进位传递函数PN为“1”的条件为： （1）X3，Y3中有一个为“1”。 （2）同时X2，Y2中有一个为“1”。 （3）同时X1，Y1中有一个为“1”。 （4）同时X0，Y0中有一个为“1”。 依此，可得PN的表达式为 PN=P3P2P1P0
把第0片ALU向第Ⅰ片、第Ⅰ片向第Ⅱ片、第Ⅱ片向第Ⅲ片传送 的进位分别命名为Cn+X、Cn+Y、Cn+Z。 把第0片ALU向第Ⅰ片、第Ⅰ片向第Ⅱ片、第Ⅱ片向第Ⅲ片的进 位传递表示为PN0、 PN1、 PN2。 GN0、 GN1、 GN2也是同理。
下图给出了二输入四输出译码器的逻辑图。译码器 中常设置“使能”控制端，当该端为“1”时，译码 器功能被禁止，此时所有输出均为“1”。使能端的 一个主要功能是用来扩充输入变量数。
二输入四输出译码器
用两片三输入八输出译码器扩展成一个四输入十六 输出译码器的实例。
（5） 数据选择器 数据选择器又称多路开关，它从多个输入通道中选 择某一个通道的数据作为输出，起到选择信号的作 用。
由功能表可知，当全加器的输入均取反码时，它的输 出也均取反码。据此，可把它们以“与非”、“或 非”、“与或非”的形式进行改写，形式如下： C1= P1+ G1C 0 C2= P2+ G2 P + G2G1C0 1
C3= P3+ G3 P + G3G2 P1+ G3 G2 G C0 2 1
C4= P + G4 P + G G3 P2+ G4 G3 G P1+ G G G G C 4 3 4 2 4 3 2 1 0 注意与非运算和或非运算！
正 逻
S3 H S2 L S1 L S0 L M=H 逻辑运算 A+B A B
计算机组成原理02计算机的逻辑部件
算决定的。
（2）逻辑函数的表示方法
逻辑表达式——由逻辑变量和与、或、非三种运算符 所构成的表达式
真值表——将输入逻辑变量的各种可能取值和相应的 函数值排列在一起而组成的表格。
逻辑图——用规定的图形符号来表示逻辑函数运算关 系的网络图形。
运算法则： 0·0=0，0·1=0，1·0=0，1·1=1
2、逻辑代数中的三种基本运算——或运算
决定某一事件发生的所有条件中，只要有一个或一个以上的条 件具备，这一事件就会发生，这种因果关系称为或逻辑。
A +U
B
F
或逻辑真值表
A
B
F
0
0
0
0
1
1
A ≥1 F
B A
F B
F AB 或F A B
卡诺图——是一种几何图形，主要用来化简逻辑函数 表达式。
波形图——用电平的高、低变化动态表示逻辑变量值 变化的图形。
硬件描述语言——采用硬件描述语言来描述逻辑函数 并进行逻辑设计的方法。目前应用最为广泛的有 ABLE-HDL、VHDL等。
逻辑表达式
逻辑表达式的书写及省略规则：
（1）进行非运算可不加括号。例如，A、A B等 （2）与运算符一般可省略。例如，A • B可写成AB （3）在一个表达式中，如果既有与运算，又有或运算，则按先与后或 的规则省去括号。例如，（A • B）（C • D）可写成AB CD （4）由于与运算和或运算都满足结合律，因此，(A B) C或A （B C）
直观明了。输入变量取值一旦确定之后，即可在 真值表中查出相应的函数值。
把一个实际逻辑问题抽象成为数学问题时，使用 真值表是最方便的。
二进制计算机采用的主要逻辑元件
主题：二进制计算机的主要逻辑元件一、概述二进制计算机是当今世界上最广泛使用的计算机系统。
它们采用二进制系统来表示和处理数据和指令。
在二进制计算机中，存在着一些主要的逻辑元件，它们在计算机的运行中起着至关重要的作用。
二、主要逻辑元件1. 逻辑门逻辑门是构成计算机的基本逻辑元件。
它们能够执行基本的逻辑运算，如与、或、非等。
常见的逻辑门有与门、或门、非门等。
在计算机中，逻辑门被组合成各种复杂的逻辑电路，用来实现各种功能。
2. 寄存器寄存器是一种用来存储数据的元件。
在计算机中，寄存器通常用来存储临时数据、位置区域或指令。
寄存器的大小通常是以位（bit）来表示的，如8位寄存器、16位寄存器等。
3. 存储器存储器是计算机中用来存储数据和指令的元件。
存储器分为内存和外存，内存通常指的是随机存取存储器（RAM），它用来存储正在运行的程序和数据；外存通常指的是磁盘或固态硬盘，它用来存储长期的数据和程序。
4. ALU（算术逻辑单元）ALU是计算机中用来执行算术和逻辑运算的部件。
它能够执行加、减、乘、除等算术运算，也能够执行与、或、非等逻辑运算。
5. 控制单元控制单元是计算机中用来控制指令执行顺序的部件。
它能够从存储器中取出指令，解码指令，并且控制各个部件的工作。
6. 时钟时钟是计算机中用来同步各个部件工作的部件。
它能够在一个固定的时间间隔内发出脉冲信号，使得各个部件按照统一的节拍工作。
7. 数据总线数据总线是计算机中用来传输数据的通道。
它能够同时传输多位数据，如8位、16位、32位等。
8. 位置区域总线位置区域总线是计算机中用来传输位置区域信息的通道。
它能够指示存储器中的特定位置。
9. 控制总线控制总线是计算机中用来传输控制信号的通道。
它能够传输各种控制信号，如读写信号、中断信号等。
三、总结二进制计算机中的主要逻辑元件包括逻辑门、寄存器、存储器、ALU、控制单元、时钟、数据总线、位置区域总线和控制总线。
它们共同构成了计算机的基本操作和功能。
计算机组成原理复习题带答案
第1章计算机系统概述一、选择题1、在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是 C。
A、计算机可以存储大量信息B、计算机能代替人的脑力劳动C、计算机是一种信息处理机D、计算机可实现高速运算2、1946年2月，在美国诞生了世界上第一台电子数字计算机，它的名字叫（1）C，1949年研制成功的世界上第一台存储程序式的计算机称为（2）。
（1）A、EDVAC B、EDSAC C、ENIAC D、UNIVAC-Ⅰ（2）A、EDVAC B、EDSAC C、ENIAC D、UNIVAC-Ⅰ3、计算机硬件能直接执行的只能是B。
A、符号语言B、机器语言C、汇编语言D、机器语言和汇编语言4、对计算机软、硬件资源进行管理，是 A 的功能。
A、操作系统B、数据库管理系统C、语言处理程序D、用户程序二、填空题1、计算机的各大部件通过____总线____________连接在一起，它是各部件之间传输信息的通道。
2、计算机按内部信息形式可以分为___模拟____________和___数字信号_两类。
3、计算机硬件一般由_运算器，控制器_______、__存储器______、_输入_______和、____输出____和五大部分组成。
4、运算器是一个数据加工部件，主要完成二进制___算术_______运算及__逻辑________运算。
5、运算器的___位数________越多，计算的精度就越高，但是所费的电子器件也越多，成本越高。
三、简答题1、简述计算机的发展过程。
1、第一代电子管计算机1946年2月，诞生了世界上第一台电子数字计算机——ENIAC ，1949年研制成功的世界上第一台存储程序式的计算机EDSAC 。
2、第二代晶体管计算机1947年在贝尔实验室制成第一个晶体管，进入20世纪50年代全球出现一场以晶体管代替电子管的革命。
3、第三代集成电路计算机4、大规模集成电路计算机5、超大规模集成电路计算机3、冯.诺依曼计算机的特点是什么？它包括哪些主要组成部分？各部分的功能是什么？1、计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成2、指令和数据以同等的地位存放在存储器内，并可以按地址寻访3、指令和数据均用二进制数表示4、指令由操作码和地址组成。
计算机基础填空题附答案(三)
计算机基础填空题附答案（三）1.计算机软件分为（系统软件）和应用软件。
2.计算机应用最广泛的领域是（数据处理）。
3.计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成，其中运算器和控制器系统称为（CPU或中央处理器）。
4.计算机按其规模可分为巨型机、大型机、小型机、（微型机）、工作站等。
5.在进制计数种，（数码）是指一组用来表示某种数制的符号。
6.执行二进制算数加法运算：10101010+00101010=（11010100）。
7.英文缩写CAT的中文意思是（计算机辅助测试）。
8.英文缩写CAI的中文意识是（计算辅助教学）。
9.适合用作Cache的存储器芯片是(ARAM)。
10.内存容量1GB等于（1024）GB。
11.存储程序工作原理的基本思想是存储程序和（程序控制）12.CPU与存储器之间在速度的匹配方面存在着矛盾，一般采用多级存储系统层次结构来解决或缓解矛盾。
按速度的快慢排列，它们是高速缓存、内存、（外存）。
13.主存储器由半导体存储介质构成。
可分为（只读存储器）和随机存储器。
4.计算机中地址线数目决定CPU可直接访问存储空间的大小。
若某计算机地址线数目为32，则其访问的存储空间大小为（212或4096）MB.15.电子计算机的发展已经历了四代，第三代计算机采用的主要逻辑部件是（中小规模集成电路）。
16.已知12+8=22，则这些数据使用的是（八）进制。
17.以8位机为列，十进制数-33的反码为（11011110）。
18.操作系统中虚拟存储器的容量（大于）实际内存。
（填大于、小于、等于）19.计算机软件分为（系统软件）和应用软件两大类。
20.计算机所使用的I/Q接口分为多种类型。
从数据传输方式来看,有（串行）接口和并行接口。
21.未配置任何软件的计算机叫（逻辑）。
22.计算机应用最广泛的领域是（数据处理）。
23.某编码方案用10位二进制数进行编码，最多可编（1024）个码。
计算机硬件
计算机硬件（学生：陈莎莎学号：0505020113 老师：李希文）硬件是指构成计算机的物理装置，看得见、摸得着，是一些实实在在的有形实体计算机由五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备所组成，少掉其中任何一个部件就不能叫计算机了。
1输入设备(Input device)输入设备是用来输入程序和数据的部件。
常见的输入设备有：键盘,鼠标、麦克风、扫描仪、手写板、数码相机、摄像头等.1-1 键盘计算机最常用的输入设备是键盘，几乎所有的命令、汉字、各种语言程序、初始数据等都是从键盘输入。
1-2 鼠标Windows是按使用鼠标工作而设计的。
鼠标通常是一种带有按键的手持输入设备。
这种设备使用户能够通过其手的运动来操作屏幕上的对象。
Windows图形环境中的基本操作就是使用鼠标来选取、移动和激活显示在屏幕上的元素。
鼠标以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能力而受到计算机用户的喜爱，已成为各种档次计算机的必备输入设备。
Windows是针对有两个按键的鼠标而设计的，如果鼠标有3个键，则忽略中间的一个按键。
初始状态下鼠标左键设置为主键，而右键设置为副键，主键用于大多数的鼠标操作。
如果在桌面上移动鼠标，屏幕上的鼠标指针(箭头或其他形状)也会随之而动，鼠标指针的形状取决于它所在的位置以及和其他屏幕元素的相互关系。
通常是一个指向左上方的箭头，表示等待用户的操作；当把它移近窗口边缘时，会变成一个双箭头，表示现在可以拖动边界、改变窗口尺寸；在字处理的文本区域，指针就像一个英文字母I；而当一个程序正在工作、需要用户等待时，鼠标指针又会成为一个沙漏的形状。
2存储器(Memory)存储器是计算机中具有记忆能力的部件，用来存放程序或数据。
程序和数据是两种不同的信息，应放在不同的地方，两者不可混淆。
指令总是送到控制器，而数据则总是送到运算器。
存储器就是一种能根据地址接收或提供指令或数据的装置。
计算机的存储器系统是由主存储器(内存)、高速缓冲存储器(Cache)、辅助存储器(外存)及管理这些存储器的软件组成。
计算机基础知识及答案(二)
计算机基础知识及答案(二)1、微型计算机采用的是冯·诺依曼体系结构，其硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和___C___五部分组成.A键盘、鼠标器。
B显示器、打印机。
C输出设备。
D系统总线。
2、在微型计算机中，其核心部件中央处理器CPU，被称之为___D___。
A关键部件.B主要部件。
C必备部件.D微处理器MPU（Micro Processing Unit）。
3、微处理器把运算器和__A____集成在一块很小的硅片上，是一个独立的部件。
A控制器.B内存储器.C输入设备。
D输出设备。
4、微型计算机的基本构成有两个特点：一是采用微处理器,二是采用___D___。
A键盘和鼠标器作为输入设备。
B显示器和打印机作为输出设备.CROM和RAM作为主存储器。
D总线系统。
5、根据微型计算机硬件构成的特点，可以将其硬件系统具体化为由微处理器、内存储器、接口电路、I/O设备和__D____组成。
A键盘、鼠标器。
B显示器、打印机。
C外围设备.D总线系统。
6、在微型计算机系统组成中，我们把微处理器CPU、只读存储器ROM和随机存储器RAM三部分统称为___D___。
A硬件系统。
B硬件核心模块。
C微机系统.D主机。
7、微型计算机使用的主要逻辑部件是___D___。
A电子管。
B晶体管.C固体组件。
D大规模和超大规模集成电路.8、在微型计算机中,通常把输入/输出设备，统称为__D____.ACPU。
B存储器.C操作系统。
D外部设备.9、下面是关于微型计算机总线的描述,正确的有___C___.A总线系统由系统总线、地址总线、数据总线和控制总线组成。
B总线系统由接口总线、地址总线、数据总线和控制总线组成。
C系统总线由地址总线、数据总线和控制总线组成.D地址总线、数据总线和控制总线的英文缩写分别为DB、AB，CB。
10、微型计算机的系统总线是CPU与其它部件之间传送___D___信息的公共通道。
A输入、输出、运算。
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2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
基本概念
逻辑图是用规定的图形符号来表示逻辑函数运算关系的 网络图形。
H=XY+XY
H=X○＋ Y
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
基本概念
卡诺图是一种几何图形，用来简化逻辑函数表达式，并 将表达式化为最简形式的有用工具。
以3-8译码器为例
module decode(in, out); input [2:0] in; output [7:0] out;
assign out[0] = (!in[2]) && (!in [1]) && (!in[0]); assign out[1] = (!in[2]) && (!in [1]) && ( in[0]); assign out[2] = (!in[2]) && ( in [1]) && (!in[0]); assign out[3] = (!in[2]) && ( in [1]) && ( in[0]); assign out[4] = ( in[2]) && (!in [1]) && (!in[0]); assign out[5] = ( in[2]) && (!in [1]) && ( in[0]); assign out[6] = ( in[2]) && ( in [1]) && (!in[0]); assign out[7] = ( in[2]) && ( in [1]) && ( in[0]);
基本内容
在计算机中，几乎所有部件（除了存储单元与 外部设备）都是由逻辑电路和触发器构成的， 即使是存储器和外部设备，其控制部分也是由 逻辑电路和触发器构成的。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数 2.2 逻辑函数的化简 2.3 逻辑门的实现 2.4 计算机中常用的组合逻辑电路 2.5 基本逻辑电路
endmodule
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
与逻辑(AND Logic)
与逻辑又叫做逻辑乘，可以用表达式的形式表示为: F=A·B=AB
式中的小圆点“·”表示逻辑变量A和B的与运算。书写时小 圆点常常省去。
工程应用中，与运算采用逻辑与门电路来实现。
与运算可以推广到任意多变量的情况。 F=A·B·C=ABC
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
基本概念
波形图是用电平的高、低变化来动态表示逻辑变量值变 化的图形。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
基本概念
点阵图是早期可编程逻辑器件中直观描述逻辑函数的一 种方法。
Y1=DCBA+DCBA+DCBA+DCBA=m2+m3+m6+m7
或逻辑又叫做逻辑加，可以用表达式的形式表示为: F=A＋B
工程应用中，或运算采用逻辑或门电路来实现。 或运算可以推广到任意多变量的情况。
F=A＋B＋C
例如：家门上有一把锁，家人每人各自带一把钥匙。那 么任何时候，家人无论谁均可以单独进入房间，而不 必等另外的人。这是生活中进行逻辑或运算的例子。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
基本概念
逻辑代数是1847年由英国数学家乔治·布尔（George Boole)首先创立的，所以通常人们又称逻辑代数为布尔代 数关系，而是逻辑的关系，它仅有两种 状态即：0，1。它是分析和设计数字系统的数学基础。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
与逻辑(AND Logic)
例如：银行保险库的门上有两把锁，有两位管理员甲、 乙各掌管一把钥匙，需要约定两人同时打开各 自的一把锁时，他们才能进入保险库。
这是生活中进行逻辑与运算的一个例子。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
或逻辑(OR Logic)
逻辑代数的运算规则也不同于普通的运算规则，它有三 个基本的运算——与、或、非。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
基本概念
逻辑代数除了用布尔代数表示外，还常常采用另外几种 工具来表述，它们是真值表法、逻辑图法、卡诺图法、 波形图法、点阵图法和硬件设计语言法。
真值表用表格来表示逻辑函数，它是由逻辑变量的所有 可能取值组合及其对应的逻辑函数值所构成的表格。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
非逻辑(NOT Logic)
非逻辑，可以用表达式的形式表示为：F=A
式中，逻辑变量A上方的小短线“－”表示非运算。
工程应用中，非运算用非门（反相器）电路来实现。 逻辑图符中，用小圆圈“○”表示非运算。
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
复合逻辑运算
要求乘积项的数目是最少的。 且满足乘积项最少的条件下，要求每个乘积项中变量的
Y2=DCBA+DCBA+DCBA+DCBA=m6+m7+m10+m14
Y3=DCBA+DCBA=m4+m14 Y4=DCBA+DCBA=m2+m15
点阵图
D C B A
m0 m1m2
m14m15
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
基本概念
硬件设计语言法是采用计算机高级语言来描述逻辑函数 并进行逻辑设计的方法，它应用于可编程逻辑器件中。 目前应用最广的硬件设计语言由ABLE-HDL、VHDL等。
与非逻辑(NAND Logic) 或非逻辑（NOR Logic) 与或非逻辑 异或逻辑 同或逻辑
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
各种逻辑门的图形符号
2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
逻辑代数的基本定律
2.2 逻辑函数的化简
将一个逻辑函数变成一个形式更简单、与之等效的 逻辑函数，称为化简。
由于每个逻辑表达式是和一个逻辑电路相对应的， 因此表达式的化简也就能减少实现它的电路所用元 件。
两种常用的化简方法：
公式化简法 卡诺图化简法。
2.2 逻辑函数的化简
同一个逻辑函数可以有多种不同的逻辑函数表达式。 由于与－或表达式是比较常见的，同时与－或表达 式容易和其他形式的表达式相互转换，所以一般所 指的化简，是指要求化为最简的与－或表达式，即