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异或门 XOR Gate
异或门的简单描述是两者相同得到0,两者不同得到1。即是:
异或门的连接要比上面复杂很多:
异或门XOR Gate我们看到左上是OR,下面是NAND,它们互相连通,右侧是AND。
异或(00→0)先看A=0,B=0的情况(应该输出0):
- 对于最后AND门丙,它要求前面两个有一个是0就输出0。
- 对于OR门甲,输入A为0,另一条输入来自于B,也为0,所以甲输出0。
所以满足XOR
再看A=1,B=0的情况(应该输出1):
- 对于AND丙,要输出1必须两个输入都是1。
- 对于OR甲,有一个是1就会输出1,而A=1,满足。
- 对于NAND乙,AND的否定,与门的否定即输出1,满足。
所以满足XOR
再看A=0,B=1的情况(应该输出1):
- 对于AND丙,要输出1必须两个输入都是1。
- 对于OR甲,有一个是1就会输出1,而B=1拐弯输入过来了,满足。
- 对于NAND乙,AND的否定,与门的否定即输出1,满足。
所以满足XOR
最后看A=1,B=1的情况(应该输出0):
- 对于AND丙,要输出0只须有一个输入是0即可。
- 对于OR甲,两个输入都是1,结果是1,这条线不是0。
- 对于NAND乙,AND的否定,与门的否定即输出0,满足。
所以满足XOR
XOR异或门可以简单记作相同为0,相异为1。它的符号是:
逻辑门回顾
结合上一篇【科普】逻辑门电路-1,我们共讲了非、或非、或、与、与非、异或六种逻辑门电路。
从符号上看他们是:
六种逻辑门电路符号抛开非门不谈,其实就是圆头与,尖头或,否定圈。
它们的演化是从非门开始的,两个非门输入开关就变成了或非门,或非门加非门就变成了或门。
或非门+非门=或门这个变化可以从下面公式中对比:
把或非门两个输入变成非门,就得到了与门,就是把OR的两个输入否定掉就得到了与门。
两非+或非=与门这个变化可以从下面公式中得知:
把与门后面接一个非门,就得到与非门。
AND+NOT=NAND与非门
这个变化可以从下面公式中得知:
XOR异或门最复杂,它串联了或门、与非门和一个与门,上面已经仔细分析过了,不再重复。
XOR的组成
半加器 Half-adder
我们先看XOR的规则:
注意到了吗?换个写法:
对于二进制来说,这是不会进位的加法运算!1+1=0正是忽略了向前进位的结果,就像十进制中的5+5=0一样。
这里的问题是看上去0+0和1+1一样效果,都是0。如何区分呢?我们引入一个新的输出:
半加器逻辑电路图如上图,添加了一个并联的AND门,这样0+0就会在进位C上输出0进位,而1+1就能输出1进位。这就是半加器,是加法器的基础组成。
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