201920201学期 20192415 《网络空间安全专业导论》第二周学习总结 第四章

2019-2020-1学期 20192415

《网络空间安全专业导论》第二周学习总结

第四章 门与电路

硬件元件，用电信号表示操作二进制值

• 4.1 计算机与电学

1. 信号电平区分信号的值：
   0~2伏为低电压，由二进制数字0表示
   2~5伏为高电压，由二进制数字1表示

2. 门(gate):对电信号执行基本运算的设备。
   电路（circuit）：相互关联的门组合，用于实现特定的逻辑函数。

3. 表示法：
   布尔代数——用数学符号定义和操作逻辑电路
   逻辑框图——图形化表示（特定）
   真值表——列举，定义功能
   注：三种表示方法只是对同一事物的不同表示

• 4.2 门

接受一个或多个输入信号，生成一个输出信号。
门的类型和输入值决定了输出值。
门可以被设计为有多个输入值，只要其与具有两个输入值的门的定义一致。

• 4.3 门的构造

晶体管：
种类：①传导电流的电线 ②阻止电流的电阻器
材料：半导体，如硅
接线端：源极，基极，发射级

原始晶体管:
打开晶体管——基极信号低电平（接近0伏）——源极信号仍为高电平（约为5伏）——输出高电压1
关闭晶体管——基极信号高电平（接近+5伏）——源极信号被接地（被降低到0伏）——输出低电平0

非门图解≈原始门图解
与非门：串联两个输入
或非门：并联两个输入
与非门／或非门：三个晶体管，在非门／或门的基础上增加一个晶体管用于构造非门，结果传递给逆变器
异或门：并联或门、与非门后，和与门串联

• 4.4 电路

1. 组合电路：输入值决定输出值
   时序电路：输出是输入值和电路现有状态的函数，通常涉及储存信息

2. 布尔代数的性质：

3. 加法器：对二进制值进行加法运算
   半加器：计算两个数位的和并生成正确进位的电路
   

全加器：计算两个数位的和，并考虑进位输入的电路

4. 多路复用器：多个输入值，单个输出值； n条输入控制线的二进制值决定了选择条数据线中的哪一条作为输出
   多路分配器：一个输入，根据n条控制线的值，这个输入信号将被发送到个输出

• 4.5 储存器电路

S-R锁存器

1. 一个S-R锁存器存储一个二进制数字；只要S和R都是1，S-R锁存器就保留它的储存值（X）。
2. 最初存入1：暂时S=0,保持R=1，则S-R锁存器设置为1；再恢复S=1，S-R锁存器保持1的状态。
   最初存入0：暂时R=0,保持S=1，则S-R锁存器设置为0；再恢复R=1，S-R锁存器保持0的状态。

• 4.6 集成电路（IC）

又称芯片，是嵌入了多个门的硅片。

• CPU芯片

中央处理器CPU是最重要的集成电路，是一种具有输入线和输出线的高级电路。

问题

1. 晶体管如何构造异或门？（已解决）