门(GATE-CS-2006, 第80章)

本文主要介绍了计算机科学中的“门”（gate）。

门是计算机电路中的基本组建。每个门会将输入信号转化为输出信号，输出信号取决于输入信号的状态以及门的类型。常见的门类型包括：与门（AND gate）、或门（OR gate）、异或门（XOR gate）等。每个门都有一个或多个输入端口和一个输出端口。

与门（AND gate）

与门是最简单的逻辑门之一。当且仅当所有输入都为“1”时，与门的输出才为“1”。与门的真值表如下：

| A | B | Output | |-------|-------|--------| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 |

在电路符号中，与门通常用下面的符号表示：

     +------+
A----|      |
     | AND  |--Output
B----|      |
     +------+

或门（OR gate）

或门是另外一种简单的逻辑门。当至少有一个输入信号为“1”时，或门的输出信号为“1”。或门的真值表如下：

| A | B | Output | |-------|-------|--------| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 |

在电路符号中，或门通常用下面的符号表示：

     +------+
A----|      |
     | OR   |--Output
B----|      |
     +------+

异或门（XOR gate）

异或门也是一种简单的逻辑门。当且仅当输入信号中的一个为“1”时，异或门的输出信号为“1”。异或门的真值表如下：

| A | B | Output | |-------|-------|--------| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 |

在电路符号中，异或门通常用下面的符号表示：

     +------+
A----|      |
     | XOR  |--Output
B----|      |
     +------+

门的组合

根据需要，可以将多个逻辑门组合在一起来实现更复杂的逻辑功能。例如，可以使用与门和或门来实现半加器（half adder）。半加器是一个电路，可以将两个二进制数字进行相加，并产生一个结果和一个进位输出。

半加器的电路符号如下：

     +------+     +------+
A----| AND  |--S----| OR   |--Output
     |      |      |      |
B----|      |--C----|      |
     +------+     +------+

其中，“S”代表结果输出，“C”代表进位输出。

总结

门是计算机电路中的基本组成部分，每个门以不同的方式将输入信号转化为输出信号。常见的逻辑门包括与门、或门、异或门。通过将多个逻辑门组合在一起，可以构建更复杂的电路。