计算机中常用的逻辑部件
构成cpu的主要部件是什么
“构成CPU的主要部件是运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件。
算术逻辑单元：算术逻辑单元(arithmetic and logic unit) 是能实现多组算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路，简称ALU。
寄存器：寄存器的功能是存储二进制代码，它是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。
一个触发器可以存储1位二进制代码，故存放n 位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。
控制单元：控制单元（Control Unit）负责程序的流程管理。
正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。
控制单元可以作为CPU的一部分，也可以安装于CPU外部。
中央处理器：中央处理器作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。
CPU 自产生以来，在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展。
中央处理器（CPU），是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件。
其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
CPU是计算机中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。
中央处理器主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。
电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。
中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。
在计算机体系结构中，CPU 是对计算机的所有硬件资源（如存储器、输入输出单元）进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。
CPU 是计算机的运算和控制核心。
计算机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令集映射为CPU的操作。
结构通常来讲，CPU的结构可以大致分为运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。
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。
数字电路的基础知识 几种常用的组合逻辑组件
（2-1）
加法运算的基本规则： （1）逢二进一。 （2）最低位是两个数最低位的叠加，不需考虑进位。 （3）其余各位都是三个数相加，包括加数、被加数和低位来的进位。 （4）任何位相加都产生两个结果：本位和、向高位的进位。
（2-2）
（1）半加器：
半加运算不考虑从低位来的进位
A---加数；B---被加数；S---本位和； C---进位。
设ABC每个输出代表一种组合。 b.由状态表写出逻辑式 c.由逻辑式画出逻辑图
（2-23）
2-4线译码器74LS139的内部线路
A1
A0 输入
S
控制端
&
Y3
&
Y2
输出
&
Y1
&
Y0
（2-24）
74LS139的功能表
S
A1 A0
Y0
Y1
Y2
Y3
1XX 1 1 1 1
0000111
0011011
0101101
（2-36）
0111110
“—”表示低电平有效。
（2-25）
74LS139管脚图
Ucc 2S 2A0 2A1 2Y0 2Y1 2Y2 2Y3
2S 2A0 2A1 2Y0 2Y1 2Y2 2Y3
1S
1A0 1A1 1Y0 1Y1 1Y2 1Y3
1S 1A0 1A1 1Y0 1Y1 1Y2 1Y3 GND
一片139种含两个2-4译码器
（2-26）
例：利用线译码器分时将采样数据送入计算机。
总 线
三态门
EA 三态门
EB 三态门
EC 三态门
ED
A
B
C
计算机逻辑
计算机逻辑计算机逻辑是计算机科学中的一个重要领域，它研究的是计算机系统中的逻辑运算、推理和结构。
计算机逻辑的基础是数理逻辑，通过对逻辑运算的规范化和形式化，使计算机能够根据这些规则进行数据处理和决策。
逻辑门逻辑门是计算机逻辑电路的基本组成单元，用于进行逻辑运算。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
这些门通过输入信号的组合产生输出信号，实现不同的逻辑功能。
逻辑门的输出取决于输入信号的逻辑状态，其运作规律受布尔代数的影响。
布尔代数布尔代数是逻辑运算的数学基础，它基于两个值：真（1）和假（0）。
通过布尔代数运算，可以描述逻辑门的行为和计算机程序的逻辑操作。
布尔代数提供了一种严格的逻辑基础，使得计算机能够进行精确的逻辑推理和运算。
逻辑电路逻辑电路是由逻辑门组成的电子电路，用于实现特定的逻辑功能。
逻辑电路可以实现诸如加法、减法、乘法等基本运算，也可以用于控制和存储数据。
计算机的核心部件，如中央处理器（CPU）和存储器，都是通过逻辑电路实现功能的。
算法与逻辑编程在计算机科学中，算法是一系列解决问题的步骤和规则。
逻辑编程则是一种编程范式，强调逻辑条件和规则的使用。
通过编写算法和逻辑程序，程序员能够实现各种复杂的计算和决策过程。
逻辑编程语言，如Prolog，被广泛用于人工智能和专家系统领域。
计算机逻辑与人工智能计算机逻辑是人工智能领域的重要基础之一。
人工智能系统通过对逻辑规则和知识的表达和推理，实现智能化的决策和学习能力。
逻辑推理、模式匹配和知识表示是人工智能中常用的逻辑技术，为机器学习和智能系统的发展提供了基础。
结语计算机逻辑是计算机科学中至关重要的一个领域，它涵盖了逻辑门、布尔代数、逻辑电路、算法与逻辑编程等内容，为计算机系统的设计和运行提供了理论和实践基础。
通过研究计算机逻辑，我们能够更好地理解计算机系统的工作原理和逻辑运作方式，为未来计算机科学的发展和进步打下坚实基础。
运算器
运算器的逻辑操作可将两个数据按位进行与、或、异或，以及将一个数据的各位求非。有的运算器还能进行 二值代码的16种逻辑操作。
运算器是计算机中处理数据的功能部件。对数据处理主要包括数据的算术运算和逻辑数据的逻辑操作。因此, 实现对数据的算术与逻辑运算是运算器的核心功能。
基本理论
数据 操作
运算方法 结构
运算器运算器的处理对象是数据，所以数据长度和计算机数据表示方法，对运算器的性能影响极大。70年代 微处理器常以1个、4个、8个、16个二进制位作为处理数据的基本单位。大多数通用计算机则以16、32、64位作 为运算器处理数据的长度。能对一个数据的所有位同时进行处理的运算器称为并行运算器。如果一次只处理一位， 则称为串行运算器。有的运算器一次可处理几位 （通常为6或8位），一个完整的数据分成若干段进行计算，称 为串/并行运算器。运算器往往只处理一种长度的数据。有的也能处理几种不同长度的数据，如半字长运算、双倍 字长运算、四倍字长运算等。有的数据长度可以在运算过程中指定，称为变字长运算。
Babbage的蒸汽动力计算机虽然最终没有完成，以今天的标准看也是非常原始的，然而，它勾画出现代通用 计算机的基本功能部分，在概念上是一个突破。
在接下来的若干年中，许多工程师在另一些方面取得了重要的进步，美国人Herman Hollerith（18601929），根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机，并带入商业领域建立公司。
实现运算器的操作，特别是四则运算，必须选择合理的运算方法。它直接影响运算器的性能，也关系到运算 器的结构和成本。另外，在进行数值计算时，结果的有效数位可能较长，必须截取一定的有效数位，由此而产生 最低有效数位的舍入问题。选用的舍入规则也影响到计算结果的精确度。在选择计算机的数的表示方式时，应当 全面考虑以下几个因素：要表示的数的类型（小数、整数、实数和复数）：决定表示方式，可能遇到的数值范围： 确定存储、处理能力。数值精确度：处理能力相关；数据存储和处理所需要的硬件代价：造价高低。
现代计算机的五个基本部件
现代计算机的五个基本部件计算机是现代科技中不可或缺的一部分，而计算机的核心就是由五个基本部件组成的。
这五个基本部件分别是：中央处理器（CPU）、内存（Memory）、硬盘（Hard Disk Drive）、显示器（Monitor）和键盘（Keyboard）。
每个部件都扮演着不同的角色，共同协作完成计算机的各种任务。
一、中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的大脑，它负责执行指令和进行数据处理。
CPU由控制单元（Control Unit）和算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit）两部分组成。
控制单元负责指令的解码和执行，而算术逻辑单元则负责进行数学和逻辑运算。
CPU的速度和性能决定了计算机的运行速度和处理能力。
二、内存（Memory）内存是计算机的临时存储器，用于存储正在运行的程序和数据。
它分为主存（Main Memory）和高速缓存（Cache）两部分。
主存是CPU和其他部件访问的主要存储区域，而高速缓存则是为了提高CPU访问速度而设置的一级缓存。
内存的大小决定了计算机可以同时运行的程序和处理的数据量。
三、硬盘（Hard Disk Drive）硬盘是计算机的永久存储器，用于存储操作系统、应用程序和用户数据。
它采用磁盘技术，将数据存储在旋转的盘片上。
硬盘的容量和读写速度对计算机的存储能力和性能有着重要影响。
现代计算机中，固态硬盘（Solid State Drive）逐渐取代传统机械硬盘，提供更快的读写速度和更稳定的性能。
四、显示器（Monitor）显示器是计算机的输出设备，用于显示图像和文字。
它由液晶显示屏（LCD）或其他显示技术组成，可以将计算机处理的信息以可视化的形式呈现给用户。
显示器的分辨率、色彩深度和刷新率决定了图像的清晰度和流畅度。
现如今，高分辨率和广色域的显示器已经成为计算机用户的标配。
五、键盘（Keyboard）键盘是计算机的输入设备，用于输入文字、命令和其他控制信息。
第 2 章 数字逻辑电路基础和计算机中的逻辑部件
5. 逻辑功能的表示和等效电路
逻辑功能可以选用布尔代数式表示， 卡诺图表示， 逻辑功能可以选用布尔代数式表示， 卡诺图表示， 真值表 布尔代数式表示 表示，或者用线路逻辑图表示。 表示，或者用线路逻辑图表示。 真值表 与门、 或门、 的图形符号： 与门、 或门、 非门 的图形符号： A B X X=AB X= AB 0 0 0 A A A X X X 0 1 0 B B 1 0 0 非门 与门 与非门 1 1 1 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 X 1 1 1 0
A B
与非门
X
用于写出功能需求
7. 基本定理和常用公式，逻辑化简 基本定理和常用公式，
A+0=A A+1=1 A+B=B+A (A+B)+C=A+(B+C) A(B+C)=AB+AC A+AB=A A+AB=A+B A B = A+B A0=0 A1=A A+A=1 A+A=A AB=BA AA=0 AA=A A=A
(AB) C=A(BC) A+ BC=(A+B) (A+C) A(A+B)= A A(A+B)=AB A+B=A B =A+B = AB
例如： 例如：AB+AB+AB = A(B+B) +AB=A+AB
8. 三态门电路
三态门电路是一种最重要的总线接口电路， 三态门电路是一种最重要的总线接口电路，它保留 了图腾输出结构电路信号传输速度快、 了图腾输出结构电路信号传输速度快、驱动能力强的特 又有集电极开路电路的输出可以“线与”的优点， 性，又有集电极开路电路的输出可以“线与”的优点， 是构建计算机总线的理想电路。 是构建计算机总线的理想电路。 三态” “三态”是指电路可以输出正常的 “0” 或 “1”逻 逻 辑电平，也可以处于高阻态，取决于输入和控制信号。 辑电平，也可以处于高阻态，取决于输入和控制信号。 为高阻态时， 的输出极都截止， 为高阻态时， “0” 和 “1”的输出极都截止，相当于与 的输出极都截止 所连接的线路断开， 所连接的线路断开，便于实现从多个数据输入中选择其 一。
计算机硬件系统基础知识大全
计算机硬件系统基础知识大全计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。
其中，计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件组成。
运算器也称为算术逻辑部件(ALU)，主要功能是对二进制数码进行算术或逻辑运算。
控制器是计算机的神经中枢，指挥计算机各个部件自动、协调地工作。
在计算机的5个基本部件中，运算器和控制器共同组成了中央处理器(CPU)，而CPU和和存储器又构成了计算机的主机。
下面将具体介绍各个部件。
4.1 运算器(1)运算器的组成运算器的基本功能是完成对各种数据的加工处理，即数据的算术运算和逻辑运算。
运算器由算术逻辑单元、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。
运算器包括寄存器、执行部件和控制电路三个部分。
运算器中的寄存器用于I临时保存参加运算的数据和运算的中间结果等。
执行部件包括一个加法器和各种类型的输入输出门电路。
控制电路按照一定的时间顺序发出不同的控制信号，使数据经过相应的门电路进人寄存器或加法器，完成规定的操作。
运算器主要由算术逻辑部件、通用寄存器组和状态寄存器组成。
· 算术逻辑部件ALU。
ALU主要完成对二进制信息的定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。
ALU能处理的数据位数(即字长)与机器有关。
· 通用寄存器组：近期设计的机器的运算器都有一组通用寄存器。
主要用来保存参加运算的操作数和运算的结果。
· 状态寄存器：状态寄存器用来记录算术、逻辑运算或测试操作的结果状态。
程序设计中，这些状态通常用作条件转移指令的判断条件，所以又称为条件码寄存器。
(2)与运算器相关的性能指标包括计算机的字长和运算速度· 字长：指计算机运算部件～次能同时处理的二进制数据的位数。
作为存储数据，字长越长，则计算机的运算精度就越高；作为存储指令，字长越长，则计算机的处理能力就越强。
· 运算速度：计算机的运算速度通常是指每秒钟所能执行的加法指令的数目。
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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。
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2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
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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。
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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。
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8
Y1=DCBA+DCBA+DCBA+DCBA=m2+m3+m6+m7
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。
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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
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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。
逻辑代数与普通代数有着不同概念，逻辑代数表示的不 是数的大小之间的关系，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。
第二章 计算机的逻辑部件
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1
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
？ F=A+B
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4
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
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5
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。
hห้องสมุดไป่ตู้
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
endmodule
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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
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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。
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2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
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。
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3
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。
或逻辑(OR Logic)
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。
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
h
m14m15
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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。
复合逻辑运算
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
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2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
各种逻辑门的图形符号
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2.1 三种基本逻辑操作及Boole代数
逻辑代数的基本定律
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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。
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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]);