门| GATE CS Mock 2018年|第42章

在计算机科学领域，门（gate）是一种逻辑电路元件，可以实现布尔逻辑中的基本运算（与运算、或运算、非运算等）。

简介

在数字电子领域，门是一种简单的电路元件，可以接受一个或多个输入信号，并产生一个输出信号。输出信号的值由输入信号的值和门的逻辑函数决定。根据逻辑函数的不同，门可以分为与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等等。在现代计算机中，这些基本的门电路组成了处理器、内存和其他计算机组件的基础。

逻辑门类型

与门（AND Gate）

与门是逻辑电路中最简单的门之一。它有两个输入（输入1和输入2）和一个输出。当输入1和输入2同时为1时，输出为1，否则输出为0。

| 输入1 | 输入2 | 输出 |
|-------|-------|------|
|   0   |   0   |   0  |
|   0   |   1   |   0  |
|   1   |   0   |   0  |
|   1   |   1   |   1  |

或门（OR Gate）

或门也是逻辑电路中最简单的门之一。它有两个输入和一个输出。当任何一个输入为1时，输出为1。

| 输入1 | 输入2 | 输出 |
|-------|-------|------|
|   0   |   0   |   0  |
|   0   |   1   |   1  |
|   1   |   0   |   1  |
|   1   |   1   |   1  |

非门（NOT Gate）

非门只有一个输入和一个输出。当输入为1时，输出为0。当输入为0时，输出为1。

| 输入 | 输出 |
|------|------|
|   0  |   1  |
|   1  |   0  |

逻辑门组合

在计算机科学中，逻辑门不是孤立存在的。它们可以组合在一起产生复杂的电路，例如加法器、减法器、多路选择器等。

加法器（Adder）

加法器是一种组合电路，用于将两个二进制数相加。它可以由AND门、OR门和反相器（NOT门）组成。

|输入A|输入B|进位（Cin）|和（S）|进位（Cout）|
|----|----|---------|----|---------|
|  0 |  0 |    0    |  0 |      0  |
|  0 |  0 |    1    |  1 |      0  |
|  0 |  1 |    0    |  1 |      0  |
|  0 |  1 |    1    |  0 |      1  |
|  1 |  0 |    0    |  1 |      0  |
|  1 |  0 |    1    |  0 |      1  |
|  1 |  1 |    0    |  0 |      1  |
|  1 |  1 |    1    |  1 |      1  |

多路选择器（Multiplexer）

多路选择器也称为数据选择器，它允许从多个输入信号中选择一个输出信号。多路选择器可以由AND门、OR门、反向器（NOT门）和与非门（NAND门）组成。

|数据输入1|数据输入2|控制输入|输出|
|------|------|-------|---|
|   0  |   0  |   0   |  0|
|   0  |   0  |   1   |  0|
|   0  |   1  |   0   |  0|
|   0  |   1  |   1   |  1|
|   1  |   0  |   0   |  1|
|   1  |   0  |   1   |  0|
|   1  |   1  |   0   |  1|
|   1  |   1  |   1   |  1|

结论

门是计算机中最基本的逻辑电路，它们可以组合在一起形成复杂的逻辑电路，用于执行计算机操作。熟练掌握门电路的功能和组合可以帮助程序员更好地理解计算机的内部工作方式。