《OS逻辑门电路》课件

操作系统逻辑门电路操作系统逻辑门电路基础知识概述课程大纲逻辑门电路组合逻辑电路时序逻辑电路存储器技术介绍基本逻辑门电路，如涵盖半加器、全加器、移位讨论触发器类型，包括触发深入介绍内存层次结构，包D、、、、器、编码器、译码器和多路器、触发器和触发器，以括主存储器、辅助存储器、AND OR NOT NANDJK T、和选择器及寄存器和计数器虚拟存储器和页面置换算法NOR XORXNOR课程目标掌握基本概念理解组合逻辑了解逻辑门电路的基本概念、深入理解组合逻辑电路的设计类型和功能，并能够区分不同原理，能够运用逻辑门电路设逻辑门电路的特点计简单逻辑电路学习时序逻辑培养实践能力掌握时序逻辑电路的基本概念通过实际操作，锻炼逻辑思维、类型和应用，并能够运用时能力和动手能力，并能够将理序逻辑电路实现更复杂的功能论知识应用于实践逻辑门电路基础逻辑门电路是数字电路中最基本、最核心的单元它们是构成复杂数字系统的基本组成部分，负责执行基本的逻辑运算本节将介绍各种逻辑门的基本概念、逻辑符号和真值表，为学习更复杂的数字电路奠定基础逻辑门概念逻辑门通常由晶体管或其他半导体器件组成，这些器件可以实现逻辑运算逻辑门是数字电路的基本构建块它们接收一个或多个输入信号，并根据预定义的逻辑规则产生一个输出信在数字电路中，逻辑门用于构建更复杂的功能模块，例如算术逻辑单元号ALU或寄存器门AND门是一种基本逻辑门电路，它接受两个或多个输入信号AND，并根据逻辑运算规则输出一个信号如果所有输入信号都为真，则输出为真；否则输出为假“”1“”1“”0门的逻辑表达式为输出输入且输入且输入AND=

123...门OR门电路图门真值表OR OR门是一个基本逻辑门，其输出为真，只要其中一个输入为真值表显示了所有可能的输入组合及其相应的输出OR真门NOT门是基本逻辑门之一，它只有一个输入和一个输出如果输入为，NOT1则输出为，反之亦然门的功能是将输入信号取反，相当于对输入0NOT信号进行逻辑反运算门的符号通常表示为一个圆圈，输入端和输出端连接到圆圈的中心NOT门的逻辑表达式为，其中为输入，为输出门NOT Y=NOT XX YNOT在数字电路中扮演着重要的角色，可以用来实现各种逻辑功能门NANDNAND门是逻辑门的一种，其输出为输入信号的反相与运算结果NAND门具有通用性，可通过组合实现其他逻辑门功能NAND门的符号通常用一个倒置的“AND”符号表示，输入端为两个或多个，输出端为一个NAND门的真值表如下•A=0，B=0，Y=1•A=0，B=1，Y=1•A=1，B=0，Y=1•A=1，B=1，Y=0门NOR逻辑运算真值表符号表示门是逻辑门的一种，有两个输入，真值表列出了门的输入和输出之间门用一个倒三角形和一个圆圈表示NOR NORNOR一个输出当两个输入都为时，输出为的关系根据输入的不同组合，门，三角形代表，圆圈代表1NOR ORNOT；其他情况下输出为的输出结果会有所不同01门XOR异或门（）是一种逻辑门电路，它有两个输入和一个输出当两个输XOR入相同（都是或都是）时，输出为当两个输入不同时（一个是0100，另一个是），输出为11门通常用于比较两个输入的差异，在电路设计中用于执行按位异或操XOR作在数据加密、错误检测和信号处理等应用中，门发挥着重要作用XOR门XNOR异或非门是逻辑门电路的一种基本类型XNOR门的输出只有在两个输入相同的情况下为高电平，否则XNOR为低电平门可以使用两个门、一个门和一个门组合XNOR AND ORNOT实现逻辑门组合应用组合逻辑电路1多个逻辑门组成特定功能2实现特定逻辑运算复杂功能3组合逻辑电路可实现更复杂的功能组合逻辑电路是通过将多个逻辑门连接在一起，实现特定逻辑功能的电路例如，可以将多个门和门组合在一起，实ANDOR现加法运算组合逻辑电路的复杂性取决于需要实现的功能半加器基本结构真值表电路实现半加器由两个输入端，一个和输出端，真值表显示了半加器对于所有可能的输半加器可以使用逻辑门电路来实现，通一个进位输出端组成两个输入端分别入组合的输出结果常由一个异或门和一个与门组成代表两个二进制数的位，和输出端代表两个位的和，进位输出端代表进位全加器全加器是一种组合逻辑电路，用于执行两个二进制数的加法运算，并考虑进位它包含三个输入两个加数（和）A B和一个进位输入（），以及两个输出和和进位输Cin Sum出Cout.全加器是构建算术逻辑单元的重要组成部分，是ALU ALU大多数现代计算机中执行算术和逻辑运算的核心组件移位器移位器是一种重要的数字电路，它可以将数据位向左或向右移动移位操作在各种计算机运算中扮演着关键角色，例如乘法、除法、地址生成和数据格式转换移位器通常由多个触发器组成，每个触发器存储一位数据，并通过时钟信号同步移动数据编码器和译码器编码器将十进制数转换为二进制数，译码器将二进制数转换为十进制数编码器用于将信号转换成计算机可识别形式，译码器用于将计算机信号转换成可理解形式编码器和译码器是计算机系统中不可或缺的组件，它们在数字电路中发挥着重要作用多路选择器多路选择器是一种组合逻辑电路，它根据控制信号选择多个输入信号中的一个，并将其输出到单个输出多路选择器在计算机系统中广泛应用，例如地址解码、数据选择、数据路由等触发器基本概念状态转换应用场景触发器是存储一位二进制信息的电路，触发器可以保持两种状态，通过输入信触发器广泛应用于计算机系统中，用于具有记忆功能号进行状态转换存储数据、控制时序等触发器D触发器是边沿触发的一种基本存储单元，具有数据输入端和时钟输入D D端CLK在时钟信号的上升沿或下降沿到来时，触发器将数据输入端的值锁存D D到输出端，并在时钟信号保持不变时保持该值Q触发器JK触发器结构状态转换图应用电路JK触发器是一种同步触发器，它具有两触发器的状态转换图可以清楚地展示触发器可以用于构建计数器、移位寄JK JKJK个输入端，即和其状态变化规律存器等各种数字电路J K触发器T触发器是一种特殊的触发器，只有一个输入端，当输入端T TT为高电平状态时，触发器翻转状态它是一个有记忆功能的电路，可以储存二进制信息触发器的应用场景包括计数器、时钟电路、数据控制等它T可以用于实现简单的计数功能，也可以与其他逻辑电路组合成更复杂的系统寄存器和计数器寄存器计数器12存储临时数据，例如程序指令、运算结果等记录数据，例如循环次数、程序执行步骤计数器类型用途34常见的类型包括同步计数器和异步计数器在内，寄存器和计数器在数据处理和控制流程中CPU起着至关重要的作用存储器技术存储器类型存储器容量存储器速度存储器成本存储器可以分为主存储器和辅存储器的容量通常用字节来衡存储器的速度是指访问存储器存储器的成本取决于存储器的助存储器，主存储器用于存储量，常见的单位有、、的时间，速度越快，计算机的容量、速度和类型KB MB正在运行的程序和数据，辅助和运行速度越快GB TB存储器用于存储长期保存的数据内存层次结构缓存速度最快，容量最小，用于存储最近使用的数据主内存速度中等，容量中等，用于存储正在运行的程序和数据辅助存储器速度最慢，容量最大，用于存储不常用的数据主存储器高速存储随机存取

1.

2.12主存储器是直接访问的内存区域，速度极快，用于存任何一个存储单元都可以直接访问，无需顺序读取，速度快CPU放正在执行的程序和数据且灵活易失性组成

3.

4.34主存储器的数据是易失性的，断电后数据会丢失，需要定期主存储器通常由芯片构成，包含多个存储单元，每DRAM保存到辅助存储器个单元存储一个字节或一个字辅助存储器特点类型功能容量大，价格低，速度慢硬盘用于存储操作系统、应用程•序和用户数据磁带•光盘通常用于长期保存数据•提供大容量的存储空间，以闪存盘满足数据存储需求•存储器管理概述内存分配内存保护操作系统负责分配和管理内存资源，为不同防止一个进程访问或修改其他进程的内存空进程分配所需的内存空间间，确保系统安全稳定运行内存共享内存优化允许多个进程共享相同的内存空间，例如共通过页面置换算法和内存压缩等技术提高内享库或数据结构存利用率虚拟存储器虚拟地址空间页面调入虚拟地址空间为程序提供了更仅将程序中正在使用的页面加大的内存空间，不受物理内存载到物理内存，提高内存使用限制效率页面置换提高内存利用率当物理内存不足时，将不常用虚拟存储器允许运行比物理内的页面移到磁盘，腾出空间给存更大的程序，提高多任务处新页面理能力页面置换算法第二次机会FIFO先入先出算法，最早进入内存的页给每个页面一个引用位，如果被引面最先被替换用则将引用位置为，未被引用则1置为0最佳置换LRU最近最少使用算法，最久未被访问将未来最长时间不会被访问的页面的页面被替换替换结论与展望逻辑门电路是计算机系统中不可或缺的基础单元，是实现复杂功能的关键部件未来，逻辑门电路技术将会不断发展，朝着更高速、更低功耗、更高集成度的方向发展，并与其他前沿技术融合，例如人工智能、量子计算等。