《计算机组成与体系结构（原书第4版）》 —3.4.2　集成电路

3.4.2　集成电路

计算机是由各种数字组件通过导线连接而构成的。类似于一个组织结构优秀的程序，计算机的硬件通过基本门电路去构造更大的硬件模块，反过来这些模块用于实现各种功能。构造这些基本模块所使用的门电路的数量取决于所使用的具体技术。电路技术已经超出了本书的范围，你可以阅读本章结尾的参考文献，以了解关于这个主题的更多信息。

通常情况下，门电路不单独出售。它们以集成电路（IC）为单元售出。芯片（硅半导体晶体）通常是一个小型电子设备，它由实现各种门电路的基本电子元器件（晶体管、电阻和电容）组成。如之前提到的，它们被直接蚀刻在芯片上，从而使占用的面积更小，相比分立元器件也更省电。然后，芯片再被封装在具有外部引脚的陶瓷或塑料容器中。芯片到外部引脚间的必要连接是通过焊接完成的，从而形成集成电路。第一代集成电路包含很少的晶体管。正如我们所知道的，在称为SSI芯片的第一代集成电路中每个芯片包含100个电子元器件。在现在的超大规模集成电路（ULSI）中，每个芯片能包含超过100万个电子元器件。图3-10给出了一个简单的SSI集成电路。

图3-10　简单的SSI集成电路图

前面已经看到，可以将任何布尔函数表示为以下形式：真值表，布尔表达式（乘积的和的形式），使用门电路符号的逻辑图。考虑由下述真值表所表示的功能：

这个函数以乘积的和的形式表示为F（x,y,z）=x′yz′+x′yz。简化为F（x,y,z）=x′y（简化过程留给读者进行练习）。现在可以使用如下的逻辑图表示：

仅使用与非门，就可以重新绘制逻辑图，如下所示：

可以利用图3-10所示的SSI电路硬件来实现，如下所示：