门 | GATE-CS-2005 | 第41章

简介

本章主要介绍门（gates）的概念和不同类型的门，以及如何在更高级的电路中使用它们。

门是电子数字电路的基本组成单元之一。它们类似于二进制逻辑运算符，其输入输出都是布尔类型。门的主要目的是将数字信号转换为另一种数字信号。门有很多种类型，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等等。

基本门

AND 门

AND 门是一种基本逻辑门，其输出仅在所有输入都为 1 时为 1。AND 门通常用符号“∧”表示，其真值表如下所示：

| A | B | A ∧ B | |---|---|-------| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 |

以下是 AND 门的简单实现：

int and_gate(int a, int b) {
  return a & b;
}

OR 门

OR 门是另一种基本逻辑门，其输出仅在任意输入为 1 时为 1。OR 门通常用符号“∨”表示，其真值表如下所示：

| A | B | A ∨ B | |---|---|-------| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 |

以下是 OR 门的简单实现：

int or_gate(int a, int b) {
  return a | b;
}

NOT 门

NOT 门是一种简单的逻辑门，其输出是输入的相反值。NOT 门通常用符号“¬”表示，其真值表如下所示：

| A | ¬A | |---|----| | 0 | 1 | | 1 | 0 |

以下是 NOT 门的简单实现：

int not_gate(int a) {
  return !a;
}

组合逻辑电路

组合逻辑电路是由基本门连接而成的电路，其输出仅取决于输入值的组合，而不是任何延迟元素，比如寄存器或时钟。组合逻辑电路通常是静态电路，因为它们的输出只在输入发生变化时产生响应。

以下是一个 AND 门和一个 NOT 门连接起来组成的简单组合逻辑电路，它产生的是 A 与 B 的逻辑非（NOT(A ∧ B)）。

int not_and_gate(int a, int b) {
  return not_gate(and_gate(a, b));
}

总结

本章介绍了门的概念和不同类型的门，以及如何使用它们构建更高级的电路。AND 门和 OR 门是最基本的逻辑门，NOT 门是最简单的单一输入门。组合逻辑电路是由基本门连接而成的电路，它们的输出仅取决于输入值的组合，而不是任何延迟元素。