1、東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 1 強化班強化班03級級 （第五次課） 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 2 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 3 & & & & 1 A B C F1 F2 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 4 lG1 = A B , G2 = B C lF2 = G1 G2 = A B + B C lF1 = A F2 = A ( A B + B C ) = A + ( A + B )( B + C ) = A + B C & & & & 1 A B C F1 F2 G1 G2 東南大學信息學院計算機結構與邏

2、 輯設計MSI電路 5 l未化為與或表達式 l未化至最簡 被被A吸收吸收 l邏輯運算錯誤 l填真值表錯誤 F1 = A + A B +A C + B C 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 6 BIN/OCT 4 2 1 0 1 2 3 4 & 5 EN 6 7 EN MUX 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A A1 A0 0 B2 B B1 B0 0 G 7 1 0 0 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 7 2. 2. 題題2.59 2.59 用圖示一片譯碼器和一片用圖示一片譯碼器和一片 數據選擇器可以構成一個數據選擇器可以構成一個3 3位比較

3、器，位比較器， 請解釋其工作原理。請解釋其工作原理。 BIN/OCT 4 2 1 0 1 2 3 4 & 5 EN 6 7 EN MUX 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A A1 A0 0 B2 B B1 B0 0 G 7 1 0 0 A A 由由A2A2、A1A1、A0 A0 三三 位二進制數組成，有位二進制數組成，有 8 8種可能，譯碼器根種可能，譯碼器根 據據A2A2、A1A1、A0A0選擇選擇 07中一個輸出端使中一個輸出端使 之輸出有效（低電平）之輸出有效（低電平） 數據選擇器則由數據選擇器則由B B即即 B2B2、B1B1、B0B0的值從的值從 07八個輸入端中選

4、八個輸入端中選 擇一個信號輸出。擇一個信號輸出。 若若A A、B B相等，則數據選擇器剛好選中譯碼器相等，則數據選擇器剛好選中譯碼器 的有效輸出（低電平），的有效輸出（低電平）， 若若A A、B B不相等，數不相等，數 據選擇器選中的是譯碼器的無效輸出（高電據選擇器選中的是譯碼器的無效輸出（高電 平）平） l從數據選擇器的輸出（從數據選擇器的輸出（F F）是否）是否 為低電平可以判斷為低電平可以判斷A A與與B B是否相是否相 等。等。數據比較器數據比較器 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 8 BIN/OCT 4 2 1 0 1 2 3 4 & 5 EN 6 7 EN MUX

5、2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A A1 A0 0 B2 B B1 B0 0 G 7 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 9 l僅僅說明了電路的連接，未說明比較原 理； l不仔細觀察輸出的邏輯值是高有效還是 低有效，就判定A=BA=B時輸出為高，ABAB時 輸出為低； l隨意判斷A AB B時輸出為高，A AB B時輸出 為低。 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 10 l1。死辦法：列真值表6變量（A2A2，A1A1， A0A0，B2B2，B1B1，B0B0）64行； l

6、2。討巧一點，列部分真值表。 A2 A1 A0 B2 B1 B0 F 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 3。將兩塊片子的功能分析清楚，根據邏 輯關系來討論。 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 11 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 12 l組合邏輯電路最小化手工設計的過程。組合邏輯電路最小化手工設計的過程。 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計M

7、SI電路 13 B2 B1 B0 N G2 G1 G0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 2 0 1 1 0 1 1 3 0 1 0 1 0 0 4 1 1 0 1 0 1 5 1 1 1 1 1 0 6 1 0 1 1 1 1 7 1 0 0 看成是看成是3 3張真值表的合張真值表的合 成，畫成，畫3 3張卡諾圖，求張卡諾圖，求3 3 個邏輯表達式，畫個邏輯表達式，畫3 3個個 邏輯圖。邏輯圖。 有些公共的與項可 以利用以節省電路 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 14 l有一個單身漢飼養了有一個單身漢飼養了4 4個寵物：猴、狗、個寵物：猴、

8、狗、 貓和鸚鵡。此人經常外出旅行，為防止貓和鸚鵡。此人經常外出旅行，為防止 旅途寂寞，每次必挈帶一只或數只寵物旅途寂寞，每次必挈帶一只或數只寵物 同行。留在家中的寵物之間將有糾紛同行。留在家中的寵物之間將有糾紛 狗咬貓，貓咬鸚鵡，其猴訓練有素，狗咬貓，貓咬鸚鵡，其猴訓練有素， 能管住其中一對寵物不發生糾紛，但因能管住其中一對寵物不發生糾紛，但因 能力有限，只能管住一對寵物。請設計能力有限，只能管住一對寵物。請設計 一個計算器，能顯示留哪些寵物在家是一個計算器，能顯示留哪些寵物在家是 安全的。安全的。 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 15 l一一. .確定輸入、輸出信號，并作邏

9、輯指定確定輸入、輸出信號，并作邏輯指定 l 猴猴AA l 狗狗BB l 貓貓CC l 鸚鵡鸚鵡DD l 留為留為1 1，不留為，不留為0 0； l 綠燈亮（安全）綠燈亮（安全） l 燈亮為燈亮為1 1，不亮為，不亮為0 0； 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 16 l二、列真值表 A B C D F A B C D F 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1

10、 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 17 l三、卡諾圖簡化 CD AB 00 01 11 10 00 1 1 1 01 1 1 11 1 1 1 10 1 1 1 1 F = C + A B + A D + B D 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 18 l三、邏輯圖 & & & 1 1 B D A D A B C F & & & & B D A D A B C F F = C + A B + A D + B D C 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 19 l有一個單身漢飼養了4個寵物：猴、

11、狗、 貓和鸚鵡。此人經常外出旅行，為防止 旅途寂寞，每次必挈帶一只或數只寵物 同行。留在家中的寵物之間將有糾紛 狗咬貓，貓咬鸚鵡，其猴訓練有素， 能管住其中一對寵物不發生糾紛，但因 能力有限，只能管住一對寵物。請設計 一個計算器，能顯示留哪些寵物在家是 安全的。 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 20 l二、列真值表 A B C D F A B C D F 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1

12、1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 21 l三、卡諾圖簡化三、卡諾圖簡化 CD AB 00 01 11 10 00 1 1 1 01 1 1 11 1 1 1 10 1 1 1 1 F = C + A + B D & & B D A C F 任意項要 充分利用 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 22 l其他考慮方法 CD AB 00 01 11 10 00 1 1 1 01 1 1 11 1 1 1 10 1 1 1 1 令不安全為1，安全為 0 亮紅燈 CD AB 0

13、0 01 11 10 00 1 01 1 1 11 10 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 23 l標準化設計的要領是什么（步驟）？標準化設計的要領是什么（步驟）？ l列真值表（圖）列真值表（圖）寫出標準表達式寫出標準表達式 選擇器件選擇器件畫電路圖畫電路圖 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 24 l怎樣用譯碼器實現邏輯函數？（輸入信怎樣用譯碼器實現邏輯函數？（輸入信 號怎樣加，輸出信號怎樣得到？其他注號怎樣加，輸出信號怎樣得到？其他注 意問題？）意問題？） 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 25 l 1 1 1 + 1 1 0 1 1 0 1

14、1 1 0 P 被加數被加數 Q 加數加數 CI 低位的進位低位的進位 S 和和 CO向高位的進位向高位的進位 S = P + Q + CI （算術加）（算術加） CO是算術加產生的進位是算術加產生的進位 設計一個全加器設計一個全加器 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 26 A B CI CO S S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 CO = f(A,B,C) = m ( 3, 5, 6, 7) S S = f(A,B,C) = m ( 1, 2, 4

15、, 7) P Q CI CO A B CI S CO 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 27 CO = f(A,B,C) = m ( 3, 5, 6, 7) S S = f(A,B,C) = m ( 1, 2, 4, 7) & & S CO BIN/OCT 1 2 4 0 1 2 3 & 4 5 EN 6 7 ? A B C C B A 1 0 0 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 28 CO = f(A,B,C) = m ( 3, 5, 6, 7) S S = f(A,B,C) = m ( 1, 2, 4, 7) EN MUX 2 1 0 0 1 2 3 4

16、5 6 7 0 G 7 0 0 0 1 0 1 1 1 CO A B C 0 0 1 1 0 1 0 0 1 S EN MUX 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 0 G 7 A B C 0 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 29 MUX 0 1 EN4 EN5 4,0 4,1 4,2 4,3 5,0 5,1 5,2 5,3 G 0 3 A0 A1 EN1 EN2 D01 D11 D21 D31 D02 D12 D22 D32 Y1 Y2 CO = f(A,B,C) = m ( 3, 5, 6, 7) S S = f(A,B,C) = m ( 1, 2, 4, 7) B

17、 CI A 00 01 11 10 0 1 1 1 1 1 CO B CI A 00 01 11 10 0 1 1 1 1 1 S B A 0 0 CO S 0 CI CI 1 CI CI CI CI 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 30 l譯碼器與數據選擇器在電路結構譯碼器與數據選擇器在電路結構 上有何異同？上有何異同？ l用譯碼器與用數據選擇器實現組用譯碼器與用數據選擇器實現組 合邏輯函數的方法有何異同？各合邏輯函數的方法有何異同？各 有什么優、缺點？有什么優、缺點？ 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 31 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路

18、 32 l組合邏輯設計方法組合邏輯設計方法 l用途：用途： 非常大非常大接口邏輯接口邏輯 l基本方法：基本方法： l最小化最小化必須掌握，是計算機輔助邏必須掌握，是計算機輔助邏 輯簡化的理論支撐輯簡化的理論支撐 l標準化標準化方便、清楚、易修改，硬件方便、清楚、易修改，硬件 軟化，是可編程器件的結構支撐軟化，是可編程器件的結構支撐 l 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 33 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 34 l自學范圍 第二章 2.9 2.10 重點: 2.9 第三章 3.1 3.2 重點: 3.1 3.2 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路

19、 35 l 2.9 2.10 l競爭與險象的定義，險象產生的原因，競爭與險象的定義，險象產生的原因， 險象的分類，險象的判別。險象的分類，險象的判別。 l防止險象的措施。防止險象的措施。 l現代邏輯設計的主要考慮是什么現代邏輯設計的主要考慮是什么? ?其原其原 因何在？因何在？ l參考書上本章的總結，對本章內容自參考書上本章的總結，對本章內容自 行小結。行小結。 l 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 36 l 3.1 3.2 l基本觸發器的記憶功能如何體現？基本觸發器的記憶功能如何體現？ l基本觸發器英語為基本觸發器英語為Flip-Flop，即蹺蹺板，即蹺蹺板， 請與蹺蹺板類別來說明基本觸發器的邏請與蹺蹺板類別來說明基本觸發器的邏 輯關系。輯關系。 l基本觸發器出現不定狀態的根本原因是基本觸發器出現不定狀態的根本原因是 什么？什么？ l在計算機或數字系統中如何實現數據傳在計算機或數字系統中如何實現數據傳 送？送？ 東南大學信息學院計算機結構與邏 輯設計MSI電路 37 l基本觸發器的約束條件在數據傳送系