门 GATE CS 1996 第33章

本章主要介绍了门电路的基本概念和分类，在计算机科学和电子工程中应用广泛。

门电路

门电路是由特定的集成电路组成的逻辑电路，可以实现特定的逻辑函数运算。常见的门电路有以下几种：

与门（AND）

当且仅当所有的输入均为高电平时，输出才为高电平。AND门的真值表如下：

| A | B | Q | | ----- | ----- | ----- | | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 |

或门（OR）

只要有一个输入是高电平时，输出就是高电平。OR门的真值表如下：

| A | B | Q | | ----- | ----- | ----- | | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 |

非门（NOT）

将输入的逻辑值取反，输出与输入相反。NOT门的真值表如下：

| A | Q | | ----- | ----- | | 0 | 1 | | 1 | 0 |

异或门（XOR）

当且仅当两个输入不同时，输出才为高电平。XOR门的真值表如下：

| A | B | Q | | ----- | ----- | ----- | | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 |

应用

门电路在数字电路设计和计算机科学中被广泛应用。例如，计算机内存和中央处理器中的芯片都是由门电路组成的。此外，它们还可以实现各种计算和逻辑运算。

逻辑运算

比如，可以通过组合不同类型的门电路来实现各种逻辑运算，如布尔代数，Karnaugh图，逻辑电路设计等。例如，以下是一个由AND门和OR门组成的逻辑电路：

它实现了以下逻辑函数：

F = ((A · B) + (C · D · E)) · (¬A)

计数器

此外，门电路还可以实现计数器，使计算机可以对同步和异步事件进行计数。例如，以下是一个4位二进制计数器，由D型触发器和门电路组成：

这是一个同步计数器，它会在时钟信号的触发下递增计数。当计数器达到最大值时，它将自动重置为零。

总结

门电路是数字电路设计中的重要组成部分，并在计算机科学和电子工程中发挥着巨大的作用。从AND门到计数器，门电路的应用非常广泛，对于理解数字电路的工作原理和设计算法至关重要。