Логические основы устройства компьютера

3.7.1. Базовые логические элементы

Базовые логические элементы реализуют рассмотренные выше три основные логические операции:

• логический элемент «И» — логическое умножение;

• логический элемент «ИЛИ» — логическое сложение;

• логический элемент «НЕ» — инверсию.

Поскольку любая логическая операция может быть пред­ставлена в виде комбинации трех основных, любые устрой­ства компьютера, производящие обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов, как из «кирпичиков».

Логические элементы компьютера оперируют с сигнала­ми, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс — логический смысл сигнала — 1, нет импульса — 0. На входы логического элемента поступают сигналы-зна­чения аргументов, на выходе появляется сигнал-значение функции.

Основы логики и логические основы компьютера

Преобразование сигнала логическим элементом задается таблицей состояния, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции.

Логический элемент «И». На входы А и В логического элемента (рис. 3.1) подаются два сигнала (00, 01, 10 или 11). На выходе получается сигнал 0 или 1 в соответствии с таб­лицей истинности операции логического умножения.

Рис. 3.1

Логический элемент <

И»

А (0,0,1,1)	И	F (0,0,0,1)
В (0,1,0,1)

Логический элемент «ИЛИ». На входы А и В логического элемента (рис. 3.2) подаются два сигнала (00, 01, 10 или 11). На выходе получается сигнал 0 или 1 в соответствии с таб­лицей истинности операции логического сложения.

Рис. 3.2

Логический элемент «ИЛИ*

А (0,0,1,1)

В (0,1,0,1)

F (0,1,1,1)

Логический элемент «НЕ». На вход А логического эле­мента (рис. 3.3) подается сигнал 0 или 1. На выходе получа­ется сигнал 0 или 1 в соответствии с таблицей истинности инверсии.

Рис. 3.3

Логический элемент «НЕ»

А (0,1)

F (1,0)

3.7.2. Сумматор двоичных чисел

В целях максимального упрощения работы компьютера все многообразие математических операций в процессоре сводится к сложению двоичных чисел. Поэтому главной ча­стью процессора являются сумматоры, которые как раз и обеспечивают такое сложение.

Полусумматор. Вспомним, что при сложении двоичных чисел в каждом разряде образуется сумма и при этом возмо­жен перенос в старший разряд. Введем обозначения слагае­мых (А, В), переноса (Р) и суммы (S). Таблица сложения од-