Логические основы устройства компьютера

Логические основы
устройства компьютера
Угринович
Н.
Информатика
и
информационные технологии 10-11. п.
3.7. Логические основы устройства
компьютера. – с.140.
Базовые логические
элементы


Любые устройства компьютера,
производящие обработку или хранение
информации, могут быть собраны из
базовых логических элементов («И»,
«ИЛИ», «НЕ»)
Логические элементы компьютера
оперируют с сигналами,
представляющими собой электрические
импульсы. (Есть импульс – логический
смысл сигнала – 1, нет импульса – 0.)
Логический элемент

Дискретный преобразователь,
который после обработки входных
двоичных сигналов выдает на
выходе сигнал, являющийся
значением одной из логических
операций.
Логический элемент «И»
(конъюнктор)

На входы А и В логического элемента
подаются два сигнала (00, 01, 10 или 11).
На выходе получается сигнал 0 или 1 в
соответствии с таблицей истинности
операции логического умножения.
А(0,0,1,1)
В(0,1,0,1)
И
F(0,0,0,1)
Логический элемент
«ИЛИ» (дизъюнктор)

На входы А и В логического элемента
подаются два сигнала (00, 01, 10 или 11).
На выходе получается сигнал 0 или 1 в
соответствии с таблицей истинности
операции логического сложения.
А(0,0,1,1)
В(0,1,0,1)
ИЛИ
F(0,1,1,1)
Логический элемент
«НЕ» (инвертор)

На вход А логического элемента подается
сигнал 0 или 1. На выходе получается
сигнал 0 или 1 в соответствии с таблицей
истинности инверсии.
А(0,1)
НЕ
F(1,0)
Сумматор двоичных
чисел


В целях максимального упрощения
работы компьютера все
многообразие математических
операций в процессоре сводится к
сложению двоичных чисел.
Поэтому главной частью процессора
являются сумматоры, которые
обеспечивают такое сложение.
Полусумматор
Введем обозначения
А,В – слагаемые
Р – перенос
S – сумма

Таблица сложения одноразрядных двоичных
чисел
Слагаемые
Перенос
Сумма
А
0
В
0
Р
0
S
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
Полусумматор
Р=АΛВ
 Для определения суммы можно
применить следующее логическое
выражение:
S=(AVB)Λ(AΛB)
Задание. Построить таблицу
истинности для данного логического
выражения и убедиться в
правильности нашего
предположения.

Схема сложения
одноразрядных двоичных
чисел
А
АΛВ
И
В
АΛВ
ИЛИ
НЕ
АΛВ
И
(АVВ)Λ(АΛВ)
АVВ

Данная схема называется
полусумматором, т.к. реализует
суммирование одноразрядных двоичных
чисел без учета переноса их младшего
разряда.
Полный одноразрядный
сумматор
Должен иметь три входа: А,В –
слагаемые и Р0 – перенос из
младшего разряда и два выхода:
сумму S и перенос Р.
 Логическое выражение для
вычисления суммы в полном
сумматоре принимает следующий
вид:
S=(A V B V P0) Λ P0 V (A Λ B Λ P0)

Многоразрядный
сумматор

Состоит из полных одноразрядных
сумматоров
Триггер



Важнейшая структурная единица
оперативной памяти компьютера, а также
внутренних регистров процессора.
Это устройство, позволяющее
запоминать, хранить и считывать
информацию.
Каждый триггер может хранить 1 бит
информации.
Схема триггера
S(1)
1
0
R
ИЛИ
1
НЕ
1
0
ИЛИ
0
НЕ
Q