计算机硬件基础：信号、电路与逻辑门详解

在《计算机硬件基础》的第二章作业中，主要探讨了数字信号和模拟信号的区别以及数字电路的特点。数字信号与模拟信号的根本差异在于，数字信号是非连续的离散信号，它通常以二进制形式存在，如0和1，而模拟信号则是连续变化的，可以表示连续的幅度值。数字电路的优势在于能够精确地执行算术和逻辑运算，如比较、加减乘除等，适用于计算机内部数据处理。 章节还涉及到了基本的电子元件，如二极管和三极管的工作原理。二极管需要超过其死区电压才能导通，硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.2V。三极管的截止状态发生在输入电压小于死区电压时，集电极电流接近零；饱和状态则发生在输入电压足够大，使得发射结正向偏置，集电结也正向偏置，形成线性放大区。 双极型逻辑门如DTL、TTL、ECL和I2L，使用二极管和三极管作为开关元件，而单极型逻辑门如MOS门，则利用MOS管进行开关操作。MOS门的优点包括低功耗、高输入阻抗和集成度高等，但速度相对较慢。逻辑代数中的基本运算涉及到各种逻辑门，包括与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门和同或门，这些门用于组合逻辑电路，实现复杂的逻辑功能。 在具体习题中，图2.1所示的逻辑电路图被用来分析，并通过逻辑门的组合写出相应的表达式并进行化简。这部分练习旨在帮助学生理解和运用逻辑门的原理来解决实际问题。 这一章节深入浅出地介绍了计算机硬件的基础知识，强调了数字信号和模拟信号的不同，以及基本电子元件和逻辑门在构建数字电路中的作用。通过解答这些习题，学生不仅能巩固理论知识，还能提升解决实际问题的能力。