一个门输入与其他门的多个输出之间的连接如何导致电路存储器？

Question

我正在读大卫·哈里斯( David )，莎拉·哈里斯( Sarah )的“数字设计与计算机体系结构”( the 数字设计与计算机体系结构)。作者给出了组合逻辑的以下定义：

一个组合电路的输出只依赖于输入的当前值；换句话说，它结合当前的输入值来计算输出。组合电路是无记忆的，但时序电路具有存储器。组合电路的功能规范用当前输入值表示输出值。

然而，他们声称这个电路不是组合的：

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因为“节点n6连接到I3和I4的输出终端”。事实上，当一个方案不能组合时，它是一个指定的符号，但根据作者的说法：

某些不遵守这些规则的电路仍然是组合的，只要输出只依赖于输入的当前值。

正如我能够理解的，前面提到的电路是这样的:它的输出是1当且仅当它的输入都是1，否则输出是0。因此，输出被定义为输入(和函数)的函数。

事实上，在计算机科学网络中已经有一个关于这个电路的问题，它有一个接受答案。下面是一段摘录：

电路(d)不能写成这种形式的公式，因为I3和I4的输出是连接在一起的。最右边门的输入与I3和I4的输出之间有什么关系？不是可以用组合方式描述的东西。

不幸的是，我还是很困惑

• 电路被认为是一个黑匣子，它仍然在组合逻辑定义的范围内:它的输出值仅取决于输入的当前值；
• 通过电路输入的NAND函数可以描述最右边门的输入与I3和I4的输出之间的关系，该函数是“无记忆”的。这对我来说并不明显，为什么我们不能用其他门的多个输出来描述一个门输入。

我需要详细说明。如果有人提供了一个电路示例，当两个门的输出连接到一个输入，它实际上会导致“内存”(与考虑的示例相反)，也许事情就会发生。

Answer 1

电路(d)不是组合电路，因为它根本不是逻辑门电路。

我认为这是解释组合电路和时序电路的一个非常愚蠢的例子。

在逻辑电路中，输出线不能转到另一条输出线。您假设，当将输出连接在一起时，它们将作为逻辑或或自身的。

这不是真的(否则我们为什么要首先使用AND/OR门)。

城门 (即您使用的特定集成电路或制造过程)，这是，而不是逻辑电路用来建模的东西。

一个逻辑电路必须表现相同的行为，无论你使用的是什么品牌。

在电路(d)中，I3的输出将给以(最右边的输入)和I4的输出(互补也是真)。

如果电流从它们的输出中流出，大多数集成电路会中断，其他的不会，但是它们会干扰右方的能力--大多数不会感觉到它的输入。

逻辑电路是仍然电路，所以在理论上，您应该执行一个完整的电路分析，其中包括求解微分方程，来求解它们的输出。

数字电子学是一个从这些“低级”细节中抽象出来的分支，但代价是做出一些假设，其中之一是:没有门，输出就永远不会合并。

组合电路的全部要点是，您可以编写out = f(in0, in1, ..., ink)，但这并不总是可能的。

例如，一个边缘检测器，它只是一个f(A) = (NOT A) AND A，根据排除的中间层的规律，它应该总是输出0。

但这并不是因为NOT A路径需要更长的时间才能到达AND输入。

如何用f(A)函数来描述这种动态行为？

不要想太多，当你到顺序电路时，你会立即发现差异(如果你需要预览，查找“锁存电路”)。