计算机中常用的逻辑器件

　　计算机中常用的逻辑器件，包括组合逻辑和时序逻辑电路两大类别；也可以划分为专用功能和通用功能电路两大类别。
　　组合逻辑电路的输出状态只取决于当前输入信号的状态，与过去的输入信号的状态无关，例如加法器，译码器，编码器，数据选择器等电路；
　　时序逻辑电路的输出状态不仅和当前的输入信号的状态有关，还与以前的输入信号的状态有关，即时序逻辑电路有记忆功能，最基本的记忆电路是触发器，包括电平触发器和边沿触发器，由基本触发器可以构成寄存器，计数器等部件；
　　从器件的集成度和功能区分，可把组合逻辑电路和时序逻辑电路划分成低集成度的、只提供专用功能的器件，和高集成度的、现场可编程的通用功能电路，例如通用阵列逻辑GAL，复杂的可编程逻辑器件CPLD，包括门阵列器件FPGA，都能实现各种组合逻辑或时序逻辑电路的功能，使用更方便和灵活。

计算机中常用的逻辑电路

专用功能电路
　　■加法器和算术逻辑单元
　　■译码器和编码器
　　■数据选择器
　　■触发器和寄存器、计数器

阵列逻辑电路
　　■存储器芯片 RAM 和 ROM
　　■通用阵列逻辑 GAL
　　■复杂的可编程逻辑器件 CPLD: MACH器件
　　■现场可编程门阵列 FPGA 器件

本章主要内容

数字逻辑电路基础

基本逻辑门和布尔代数知识基础

组合逻辑电路及其应用

时序逻辑电路及其应用

现场可编程器件及其应用

基本逻辑门

与门：SN74LS08
或门：SN74LS32
非门：SN74LS04

三态门电路

　　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、驱动能力强的特性，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。
　　“三态”是指电路可以输出正常的 “0” 或 “1”逻辑电平，也可以处于高阻态，取决于输入和控制信号。为高阻态时， “0” 和 “1”的输出极都截止，相当于与所连接的线路断开，便于实现从多个数据输入中选择其一。

单向传送：SN74LS240,SN74LS244
双向传送：SN74LS245
例：教学计算机中的总线逻辑设计与线路实现

加法器和算术逻辑单元

　　加法器是计算机中最常用的组合逻辑器件，主要完成两个补码数据的相加运算，减法运算也是使用加法器电路完成的。
　　一位的加法器可以完成对本位两个二进制数据和低一位送上来的一个进位信号的相加运算，产生本位的和以及送往高一位的进位输出信号。
　　由多个一位的加法器，可以构成同时完成对多位数据相加运算的并行加法器，此时需要正确连接高低位数据之间的进位输入与输出信号。
　　若各数据位之间的进位信号是逐位传送，被称为串行进位，当加法器的位数较多时，会使加法运算的速度大大降低；从加速加法进位信号的传送速度考虑，也可以实现多位的并行进位，各位之间几乎同时产生送到高位的进位输出信号。
　　乘除法运算，也可以通过多次的循环迭代利用加法器完成。

加法器和算术逻辑单元

　　计算机不仅要完成对数值数据的算术运算功能，还要完成对逻辑数据的逻辑运算功能，例如与运算，或运算等等。
　　在计算机中，通常会把对数值数据的算术运算功能和对逻辑数据的逻辑运算功能，合并到一起用同一套电路实现，这种电路就是算术逻辑单元，英文缩写是ALU，用与、或、非门等电路实现，其设计过程和逻辑表达式在数字电路教材中有详细说明，这些内容是“数字逻辑和数字集成电路” 的重点知识。
　　多位的ALU不仅要产生算术、逻辑运算的结果，还要给出结果的特征情况，例如算术运算是否产生了向更高位的进位，结果是否为零，结果的符号为正还是为负，是否溢出等；对逻辑运算通常只能检查结果是否为零，不存在进位和溢出等问题。
　　要ALU运算，就涉及选择参加运算的数据来源，要完成的运算功能，结果的处置方案，特征位的保存等多方面的问题。