计算机学科是数学、逻辑学、电学三门学科的综合,计算机其实是一个只会做二进制加法的机器,其他算法都是在此基础上复合而来的。
逻辑门是搭建计算机的基础元件,主要用于完成逻辑运算。逻辑运算又称为布尔运算,无论是输入还是输出,都只有0和1,用来表示两种对立的逻辑状态。用来执行与、或、非这三种最基本逻辑运算的元件称为与门、或门、非门。使用这三种基本的逻辑门,就可以实现所有的逻辑运算,进而构造一整套的计算。
布尔代数 | 对应的开关电路 | ||||
开关1 | 连接方式 | 开关2 | = | 整个电路 | |
0*0=0 | 断开 | 串联 | 断开 | = | 断开 |
0 0=0 | 断开 | 并连 | 断开 | = | 断开 |
1*1=1 | 闭合 | 串联 | 闭合 | = | 闭合 |
1 1=1 | 闭合 | 并连 | 闭合 | = | 闭合 |
1 0=0 1=1 | 闭合 | 并连 | 断开 | = | 闭合 |
1*0=0*1=0 | 闭合 | 串联 | 断开 | = | 断开 |
0表示一个断开的开关或是整个电路断开的状态;
1表示一个闭合的开关;
·表示串联(且);
表示并联(或);
全加器,是指三个数相加,得到两个数,一个数是进位,一个数是没有考虑进位的和,如下图所示:
A、B是来自被加数和加数的、同一列的一个比特;
Ci 是来自右边一列的进位;
C0是本列产生的进位;
S是本列不考虑进位的和。
全加器输出端S的真值表:
A | B | Ci | S |
0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 |
全加器输出端C0的真值表:
A | B | Ci | C0 |
0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 | 1 |
全加器的逻辑电路实现:
从开关逻辑电路到电子计算机:
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