數位邏輯與基本元件

真值表(truth table)

真值表是對一個邏輯函數最誠實的描述:一張表,列出對每一種可能的輸入組合,輸出究竟應該是什麼。沒有任何花招會被誤讀——你就是把所有情況一一列舉。若一個函數有 n 個輸入,表就有 2^n 列,因為每個輸入都能各自獨立地是 0 或 1。它是人和代數共同的出發點規格書:一列一列寫下你要的,你就完整定義了這個電路。

讀它很容易。把輸入當成左邊的欄,沿著列以二進位往上數(兩個輸入就是 00、01、10、11),把想要的輸出放在右欄。2 輸入 AND 的輸出欄是 0,0,0,1(只有最後一列、兩輸入皆為 1 時)。OR 是 0,1,1,1。XOR 是 0,1,1,0(恰好在兩輸入不同時為 1)。要把表變成閘,看那些輸出為 1 的列:每一列給出一個輸入的 AND 項(輸入為 1 就直接用、為 0 就取反),再把這些項用 OR 串起來。這套做法叫「積之和」(sum-of-products),永遠有效。

它為何重要:真值表就是基準真相。任何布林式子、任何卡諾圖化簡、任何一堆閘,當且僅當它重現了真值表時才是正確的。它也是「規模」開始咬人的地方:2^n 列爆炸式成長,所以一個 16 輸入的函數有 65,536 列——多到無法用手列舉,這正是為什麼我們改用代數、卡諾圖和電腦工具來設計與驗證大型邏輯。

XOR 的完整真值表,兩個輸入 A 與 B。各列(A,B,out):(0,0,0)、(0,1,1)、(1,0,1)、(1,1,0)。輸出只有在中間兩列、A 與 B 不一致時才為 1——所以 XOR 回答的是「這兩個位元不同嗎?」,而這正是加法器計算和位元所需要的。

四列、一欄答案:一個 2 輸入閘的全部行為,毫無隱藏。

真值表只告訴你電路「做什麼」,從不告訴你「多快」。兩個真值表完全相同的電路,在閘數和延遲上可能天差地別——邏輯上等價並不代表成本上等價。

又称
真理表邏輯真值表