导图社区 系统软硬件构造
系统软硬件构造思维导图，包括逻辑代数基础、冯·诺依曼结构和原理、逻辑电路三部分内容，适用于考前复习，也可以综合其他资料使用。
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系统软硬件构造
逻辑代数基础
关于逻辑
逻辑：思维规律
命题：能判断真假的陈述语句
推理：思维过程，已知命题为前提推出命题得出结论
复合命题可以通过简单命题由“联结词”所表示的运算得到，即逻辑运算
命题的表示
真
1
高电平
开关闭合
假
0
低电平
开关断开
逻辑代数
用字母表示变量，取值只有0和1
逻辑运算与基本逻辑门
基本逻辑运算
与
and
“与”运算
输入条件全部为“真”时，输出结果为“真”
若输入条件有一个为“假”，则输出结果为“假”
“与”运算符号
“·”
“∧”
“与”运算规则
1∧1=1
1∧0=0
0∧1=0
0∧0=0
真值表
与门
子主题
或
or
“或”运算
输入条件中有一个为“真”，则输出的结果为“真”
仅当输入条件全部为“假”时，输出结果才为“假”
“或”运算符号
“+”
“∨”
“或”运算规则
0∨0=0
0∨1=1
1∨0=1
1∨1=1
或门
非
not
A=B ̅
非门
表示两个命题之间的逻辑关系
算术运算与逻辑运算的区别
逻辑运算低位运算结果对高位不产生影响
门的封锁
与门：只要有一个输入0，输出必然为0，称该与门被封锁
或门：只要有一个输入为1，输出必然为1，称该或门被封锁
其他逻辑运算
与非
nand
逻辑关系
(A·B)-或者（A∧B)-
与非门
或非
nor
（A+B)-或者（A∨B）-
或非门
异或
xor
A-·B+A·B-=A⊕B
运算规则
相同为0，相异为1
异或门
同或
xnor
（A⊕B）-
相同为1，相异为0
同或门
冯·诺依曼结构和原理
特点
以运算器为核心，所以信息的输入输出都需要通过运算器
核心思想
采用二进制
设计计算机硬件由五个部分构成
运算器
逻辑控制装置
存储器
输入设备
输出设备
提出存储程序原理
无论程序还是数据，都要存储在计算机里
存储程序控制是实现自动化的基础
指令和程序
定义
计算机硬件能够识别的指令
二进制形式描述的机器指令
指令系统
计算机能识别的所以指令的集合
程序
按一定顺序组织在一起的指令序列
指令格式
操作码
说明指令的功能
地址码
说明指令操作的对象
指令的执行过程
程序计数器PC
用来产生存放下一条要读取的指令地址
取出后pc中内容+1，读取下一条
第一条需要外界输入
顺序执行
一条完了再下一条
T=3nΔt
并行执行
同时执行两条及以上命令
T=3Δt+(n-1)Δt
存储程序原理
将计算过程描述为由多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存
指令按其在存储器中存放的顺序执行
由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行
指令和数据以同样的方式（表现形式）存储在存储器中，并都可以参与运算
冯·诺依曼结构的局限性
CPU与存储器之间会有大量的数据交互，造成总线瓶颈； I/O设备与存储器间的数据传送都要经过运算器，使处理效率、特别是对非数值数据的处理效率比较低。
指令的执行顺序由程序计数器控制（由程序决定），使得即使有关数据巳经准备好，也必须逐条执行指令序列。对一些大型的、复杂的任务是比较困难。
哈佛结构
指令和数据分别存放在两个独立的存储器模块中
CPU与存储器间指令和数据的传送分别采用两组独立的总线
非冯·诺依曼结构
逻辑电路
加法器
ALU的基本功能部件是加法器
半加器
不考虑进位
输入：加数，被加数
输出：和，进位
全加器
考虑进位
输入：加数，被加数，低位的进位
逻辑符号
用N个1位加法器可以构成N位加法器
分类
组合逻辑电路
没有记忆功能
时序逻辑电路
有记忆功能
触发器
属于时序逻辑电路
RS触发器
D触发器
在RS触发器上增加两个与门
CP=0，输出状态保持不变
CP=1，输出取决于D端状态
触发器的作用
有记忆功能，任何时候输出端都保持一个确定的稳定状态
一个触发器可以存储1位二进制数
触发器是构成计算机存储装置的基本单元
主题
