门| GATE-CS-2017(Set 2)|第37章

简介

本文将介绍有关门的概念。在计算机科学中，门是数字电路的基本组成部分。门可以接受一个或多个输入，然后执行某种逻辑操作，生成一个输出。

门被广泛应用于数字电路和计算机体系结构之中，例如 CPU、内存和输入/输出控制器等。在本文中，我们将介绍门的种类、门的逻辑功能以及门的真值表。

种类

以下是一些常见的门类型：

• 与门（AND Gate）：与门接受两个或多个输入信号，并只有当所有输入信号都为真时才输出高电平（1）。

• 或门（OR Gate）：或门接受两个或多个输入信号，并只有当至少有一个输入信号为真时才输出高电平（1）。

• 非门（NOT Gate）：非门只接受一个输入信号，并将其反转 （高电平变为低电平，低电平变为高电平）。

• 与非门（NAND Gate）：与非门与与门相似，但输出始终为与门输出的反相。与非门接受两个或多个输入信号，并只有当所有输入信号都为真时才输出低电平。

• 或非门（NOR Gate）：或非门与或门相似，但输出始终为或门输出的反相。或非门接受两个或多个输入信号，并只有当所有输入信号都为假时才输出高电平。

• 异或门（XOR Gate）：异或门接受两个输入，并只有当这两个输入中有且仅有一个输入为真时才输出高电平。

• 存储器门（Flip-flop）：存储器门是一种能够存储一个二进制值的门。它可以被用于实现寄存器和内存等。

功能和真值表

每种门类型都有其逻辑功能和真值表，下面将逐一介绍。

与门

逻辑功能：当所有输入信号都为真时，AND Gate 输出为高电平，否则输出为低电平。

以下为两输入 AND Gate 的真值表：

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

或门

逻辑功能：当至少有一个输入信号为真时，OR Gate 输出为高电平，否则输出为低电平。

以下为两输入 OR Gate 的真值表：

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

非门

逻辑功能：当输入信号为真时，NOT Gate 输出为低电平，否则输出为高电平。

以下为 NOT Gate 的真值表：

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

与非门

逻辑功能：当所有输入信号都为真时，NAND Gate 输出为低电平，否则输出为高电平。

以下为两输入 NAND Gate 的真值表：

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

或非门

逻辑功能：当所有输入信号都为假时，NOR Gate 输出为高电平，否则输出为低电平。

以下为两输入 NOR Gate 的真值表：

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

异或门

逻辑功能：只有当两个输入信号中有且仅有一个为真时，XOR Gate 输出为高电平，否则输出为低电平。

以下为两输入 XOR Gate 的真值表：

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

存储器门

存储器门可以被用于实现寄存器和内存等复杂电路。在这里，我们不对存储器门进行详细介绍。

结论

以上是有关门的概念、种类、功能和真值表的详细介绍。门是数字电路的基本构件，是计算机科学中不可或缺的一部分。对于任何一名程序员来说，理解门的概念是极为重要的。