本周概论书本预习了四五两章——————门和电路、计算部件

第四章《门和电路》

计算机和电学

门：是对电信号执行基本运算的设备。它接受一个或多个输入信号，生成一个输出信号。

电路：是由门组合而成的，可以执行更加复杂的任务。在电路中，一个门的输出值通常会作为另一个门或多个门的输人值，且其中的电流由精心设计的相互关联的门逻辑控制

表示方式：1.布尔表达式2.逻辑框图3.真值表 个人认为布尔表达式最简单，看到等式就可以判断出是哪种门，输入值如何转化成输出值；逻辑框图最明显最直观，用黑白和二维图像可以轻而易举地判断描述的是哪个门，以及输入值一步步怎么变为输出值；真值表最实用，明确了真值表通过对比输入值直接可以找出输出值，避免了麻烦的运算，也可以通过观察输入值与输出值的关系判断是哪种门如何组成的电路。

门

分类：一共6种类型：与门、或门、非门、异或门、与非门、或非门。

非门（逆变器）：它对输入值求逆，用布尔表达式表示方法有两种：一是在需求逆的值后加“'”;另一种是在值的上方加一道横杠。逻辑框图表示法是末尾有个小圆圈的三角形。真值表上有所有有可能的输入值与输出值，这种方法真正定义了非门在各种情况下的行为。

与门：接受至少两个信号，如果输入信号全为1则输出为1，反之为0，它的布尔表达式形象的描述出它的这个性质：X=A .B.C.D.......，只有输入值全为1才能输出1，否则只能输出0，它的逻辑框图是一个"D"左端有不少于两条横线表示输入，右边一个横线表示输出。真值表列出了所有可能的输入值以及输出值。（此表达方式如果在以后四种门意思相似就省略该点）

或门：如果两个输入值都是0，就输出0，否则为1。布尔表达式：X=A+B,逻辑框

图是一个箭簇形状左边两条线右边一条线，与与门类似，真值表：略。

异或门：输入值同出0异出1，布尔表达式与或门“相似”，不过，加号被一个小圆圈包围，逻辑框图在箭簇的左边还有一道横截左横线的一道弧线。真值表：略

与非门和或非门是在与门和或门的结果的基础上求逆，所以逻辑框图图形尾端还有一个求逆泡。

门的构造

晶体管：分为两种：传导电流的电线和阻止电流的电阻器，都是由半导体材料制成，由输入信号的电平决定其作用，有三个接线端：源极、基极和发射极。基极信号低晶体管开，基极信号高晶体管低。

最容易创建的是非门，与非门，或非门，具体晶体管组成示意图如下：

电路

分为以下两大类：

1.组合电路——————输出值仅与输入值有关
2.时序电路——————输出值由输入值和电路当前状态的函数的电路


组合电路：把一个门的输出作为另一个门的输入，就可以组成组合电路。

电路等价：对每个输入值的组合，两个电路都有完全相同的输出。

布尔代数的性质

如图：


加法器

半加器：对二进制进行加法运算的电路。

布尔表达式：

逻辑框图：

真值表：

注意：半加器不会把进位输入考虑在计算之内，不能计算多位二进制的和

全加器：在半加器的基础上考虑进位输入的电路。

布尔表达式：

逻辑框图：

真值表：

多路复用电路：生成单个输出信号的通用电路。其根据成为选择信号或选择控制线的输入信号的输入信号决定用哪个输入信号作为输入信号，一般来说n条输入控制线的二进制值决定了2的n次方条数据线的哪一条作为输出

多路分配器：与上面的多路复用器恰恰相反。

储存器电路：电路下一个状态是由电路当前状态决定的。

S-R储存器：

在该图上的X和Y总是互补的，知其一则知其二，X在任意时间点的值都被看做该电路的状态，也就是说X储存的是1or0，那么电路的状态就是1或0.

重要特性：S与R都为1，电路保持当时状态。

那么，我们该如何操作以把一个值存入储存器呢？

其实很简单：![](https://www.icode9.com/i/l/?n=20&i=blog/2552487/202110/2552487-20211010193835849-1339577178.jpg)按照书上的方式便可把1或0输入并储存起来，用这种思想类推就可以制造出容量更大的储存器设备。


集成电路（芯片）：嵌入了多个门的硅片。英文缩写为IC。

分类：

![](https://www.icode9.com/i/l/?n=20&i=blog/2552487/202110/2552487-20211010194404890-1926621926.jpg)


不难看出，随着科技发展，技术革新，IC的历史就是集成数增加的历史。

书本给了一个只包含两个独立NAND门的SSI芯片，用这种最简单的IC帮助我们对芯片构造产生基本的认识，如图

CPU芯片：具有输入线和输出线的高级电路。

第五章《计算部件》

独立的计算机部件

书本例举了一个笔记本广告来导入这一章：

其中有：CPU、显示器、GPU（显卡）、随机访问储存器（RAM）、硬盘、DVD驱动器、无线网卡与Bluetooth，内置数字照相机，电池参数、外部接口等等


储存程序的概念

冯-诺伊曼体系

读取-执行周期

有以下四步：

1.读取下一条指令

2.译解指令

3.如果需要，获取数据

4.执行指令

嵌入式系统

并行体系结构

并行计算：位级、指令级、数据级和任务级

位级：基于增加计算机的字长。

指令级：基于程序中的某些指令能够同时独立的运行。

数据级：基于同一组指令集能同时对不同数据集执行。依赖于一个控制单元来指导在不同的操作数集合上执行相同的操作（同步处理），如图：

任务级：基于不同的处理器能在相同或不同的数据集上执行不同的操作。

通过本周的学习：

我弄懂了全加器的原理以及如何简单运用，更加了解计算机的运行原理。