门| Sudo GATE 2020 Mock I(2019年12月27日)|第51章

本文主要讲解计算机科学中的“门”(Gate)，包括对门的分类、逻辑运算、门的设计方法和实现等内容。

什么是门？

门是电子电路中的基本构件，它们负责将一个或多个输入信号转换成一个输出信号。门可以看作是实现特定逻辑功能的“黑箱”。

常见的逻辑门有：

• 与门 (AND Gate)：当所有输入都为 1 时输出为 1，否则输出为 0。
• 或门 (OR Gate)：当任一输入为 1 时输出为 1，否则输出为 0。
• 非门 (NOT Gate)：将输入信号取反，即输入为 1 输出为 0，输入为 0 输出为 1。
• 与非门 (NAND Gate)：当所有输入都为 1 时输出为 0，否则输出为 1。
• 或非门 (NOR Gate)：当任一输入为 1 时输出为 0，否则输出为 1。
• 异或门 (XOR Gate)：当输入中恰有一个为 1 时输出为 1，否则输出为 0。
• 同或门 (XNOR Gate)：当输入中恰有偶数个为 1 时输出为 1，否则输出为 0。

常见的门还包括缓存器（Latch）、触发器（Flip-flop）等。

逻辑运算

逻辑运算是门的核心内容。通过组合各种逻辑门，可以实现复杂的逻辑功能，从而构建出完整的电路系统。

逻辑运算包括与、或、非、异或等运算。

以与门为例，当输入信号均为 1 时，才会输出 1。经过代数推导可得出其真值表：

| 输入 A | 输入 B | 输出 | |-------|-------|-----| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 |

门的设计方法

门的设计主要包括两个方面：表达式设计和逻辑图设计。

表达式设计是通过逻辑代数方法求解逻辑表达式，再把表达式转换成电路图的过程。逻辑图设计则是直接基于门、缓存器、触发器等构件进行循环构建的过程。

门的实现方式主要有：离散电路实现、程序设计电路实现和综合设计电路实现等。

总结

门是电子电路中的基本构件，它们负责将一个或多个输入信号转换成一个输出信号。通过组合各种逻辑门，可以实现复杂的逻辑功能，从而构建出完整的电路系统。门的实现方式主要有离散电路实现、程序设计电路实现和综合设计电路实现等。