硬件学习之数字电路(一)

前段时间刷了个https://www.bilibili.com/video/av21376839/计算机课程,简单的入门了下硬件,然后搞了下jtag,准备写篇paper记录下学习体悟的。但是最近应急的活多,一直拖到现在。

从晶体管到逻辑门

首先来看看逻辑门

NOT Gate

逻辑:输入1,输出0;输入0,输出1。

二极管和三极管或者反相器,都能实现非门的效果,可以参考[1],这里使用NMOS反相器做了一个非门的例子,如图所示:

digit0

digit1

反相器左边表示输入,右边电压显示器表示输出,在第一幅图中,当输入电压为0时,输出电压为3.3V,在数字电路中被认为是1。第二幅图中,当输入电压为3.3V时,输出0.3V,这里可以通过增加电阻的欧姆值来降低这个输出的电压值,不过没必要,我们可以直接把该值约等于0V,表示数字电路的0

AND Gate

与门有两个输入,一个输出。逻辑为,当两个输入都为1时,输出为1。其他情况输出都为0。

与门同样也有很多实现的方法,这里用二极管做了一个演示例子:

digit3
digit2
digit4
digit5

只有当A,B输入都为1时,输出C才会为1。跟上面一样,mV同样是可以约等于0。

OR Gate

或门有两个输入,只要一个输入为1,输出就为1,下面同样使用二极管演示例子:

digit6
digit7
digit8
digit9

输入A和B只要任何一端输入1,输出就为1。

上面三个门电路各举了一个构成的例子,但是并不代表想要做与或非门电路就只能这么布局电路。方法可以有很多种,只要等满足其逻辑规定。接下来,我们不用管逻辑门的构成电路,使用以下三个符号把三个逻辑门封装起来。

digit10

XOR Gate

异或门也是一个用的比较多的逻辑门电路,存在两个输入,其逻辑规则为,当两个输入的值不一样时,输出1,否则输出0。我们可以使用与否非门组合成一个异或门:

digit11
digit13
digit12
digit14

异或门我们能封装成:

digit15

Other

除了上面这四种最常见的逻辑门意外,还有其他许多种,下面随便举了一些例子:

逻辑门符号 逻辑 逻辑门电路
digit16 与非门,与门+非门的组合 digit17
digit18 或非门,或门+非门组合 digit19

参考链接

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Inverter_(logic_gate)
文章目录
  1. 1. 从晶体管到逻辑门
    1. 1.1. NOT Gate
    2. 1.2. AND Gate
    3. 1.3. OR Gate
    4. 1.4. XOR Gate
    5. 1.5. Other
  2. 2. 参考链接