《计算机组成与体系结构（原书第4版）》 —3 本章小结

本章小结

本章的主要目的是让读者熟悉逻辑设计中涉及的基本概念，并对使用基本电路配置构建计算机系统有大致的了解。这种熟悉程度还不能使读者具备设计这些组件的能力，但是它让读者对以下章节讨论的架构有更好的了解。

本章研究了标准逻辑运算符AND、OR和NOT的行为，并查看了实现它们的逻辑门。任何布尔函数可以表示为真值表，然后可以将其转换为逻辑图，指示实现该功能的数字电路所需的组件。因此，真值表提供了一种表示布尔函数特性以及逻辑电路的手段。在实际中，这些简单的逻辑电路被组合起来以创建组件，诸如加法器、ALU、译码器、多路复用器、寄存器和存储器。

在布尔函数与其数字表示之间存在一一对应关系。布尔定律可以化简布尔表达式，从而最小化组合和时序电路。最小化在电路设计中极为重要。从芯片设计师的角度看，两个最重要的因素是速度和成本，最小化电路有助于降低成本和提高性能。

数字逻辑分为两类：组合逻辑和时序逻辑。组合逻辑器件（例如加法器、译码器和多路复用器）是严格基于电流输入产生输出的。AND、OR和NOT门是组合逻辑电路的构建模块，也可以使用通用门，例如NAND和NOR。时序逻辑设备（例如寄存器、计数器和存储器）基于当前输入的组合和电路的当前状态产生输出。这些电路使用SR、D和JK触发器构建。

从前面的内容已经看到，可以以多种不同的方式表示时序电路，这取决于要强调的特定行为。摩尔机、米莉机和算法状态机可以提供清楚的图片。网格图表示时间函数的转换。这些有限状态机与DFA的区别在于没有最终状态，因为电路产生输出而不接受字符串。

这些逻辑电路是计算机系统所需的模块。在第4章会把这些模块放在一起，并更详细地讨论计算机实际上是如何工作的。

如果读者有兴趣了解更多卡诺图的内容，在习题之后，位于本章末尾有一个特殊的部分将重点介绍卡诺图。