第四章：门和电路
4.1计算机和电学
任何电信号都有电平。
一般来说：0~2伏的电压为低电平。2~5伏的范围为高电平。
计算机中的信号被限制在这两个范围中。- 门是对电信号执行基本运算的设备。
- 电路是由门组合而成，可以执行更复杂的任务。
例如：电路可以进行算术运算和存储值。 描述门和电路电路的方法有三种，它们互不相同，但却一样有效：
1.布尔表达式
2.逻辑框图
3.真值表门：对电信号执行基本运算的设备，接受一个或多个的呼入信号，生成一个输出信号。
电路：相互关联的门的组合，用于实现特定的逻辑函数。- 布尔代数的表达式是一种极好的演示电路活动的方式。它特有的计算和属性是我们能够用数学符号定义和操作电路逻辑。
- 逻辑框图：是电路的图形化表示。
真值表列出了一种们可能遇到的所有输入组合和相应的输出，从而定义了这种门的功能。
4.2门
计算机中的门又有时叫做逻辑门因为每个门都进行一个逻辑函数。门的类型和输入值决定了输出值。
我们今日来了解六种门：非门（NOT)
又叫做逆变器，因为对它的输入值求逆。其符号为’又叫做逆变器，因为对它的输入值求逆。其符号为’
与门（AND)
表示符号为·有时可以忽略表示符号为·有时可以忽略
或门（OR）
由+表示
异或门（XOR）
符号为圈加号符号为圈加号
与非门(NAND)
与与门相反
或非门(NOR)
与或门相反
4.3门的构造
门使用晶体管进行输入值与输出值之间的映射。晶体管的角色有两种，一种是传导电流的电线，另一种是阻止电流的电阻器。
输入信号的电平决定了晶体管的角色。
- 晶体管一般由半导体组成。
1.晶体管具有三个接线端，即源极，基极和发射极。发射机通常被连到地线。
2.低电平表示二进制数字0，高电平表示二进制数字1。
3.晶体管只能开（高频信号）或关（低频信号）两种状态，由基极电信号决定。基极高则将源极信号接地，从而关闭了晶体管；基极低则保持源极的高信号，从而使晶体管开启。 在晶体管创建的门中，最容易创建的便是与门，与非门和或非门。
1.与非门保证串联（一高则高）。
2.或非门用并联（电压一样）。4.4电路
电路可以分为两大类：组合电路：输出仅由输入值决定的电路。
组合电路：输出仅由输入值决定的电路。
### 时序电路：输出是输入值和电路当前状态的函数的电路。
和门一样，我们能用三种方法来描述整个电路的运作，即布尔表达式，逻辑框图和真值表。它们是不同的表示法，但却同样有效。
- 组合电路：把一个门的输出作为另一个门的输入，就可以把门组成电路。在教材的演示中，我们发现了布尔函数的优越性，它可以用表达式模拟电路，并且拥有几点规律。
1.与：交换律，集合律，分配律，补（A·A')=0
2.或：交换律，集合律，分配律，补（A+A')=1
德摩根定律：（AB）‘=A'ORB' I (A+B)'=A'B' - 加法器：对二进制执行加法运算的电路。
- 半加器：计算两个数位的和并生成正确进位的电路。
- 全加器：计算两个数位的和，并考虑进位输入的电路。
多路复用器是生成单个输出信号的通用电路。输出值等于该电路的多个输入值之一。
多路复用器是使用一些输入控制信号决定用那条输入数据线发送输出信号的电路。
4.5存储器电路
数字电路的另一个重要作用就是可以用来储存信息。这些电路构成了时序电路，因为这种电路的输出信号也被用作电路的输入信号。
存储器电路有很多种，只介绍S-R锁存器。
4.6集成电路
集成电路又称芯片，是嵌入了多个门的硅片。
- 集成电路是根据它们所包含的门数分类的。
4.7CPU芯片
- 我们只要认识到CPU是一种具有输入线和输出线的高级电路。