第七章 概论w-2013.ppt

绪 论 一、关于课程 1. 课程名称：数字逻辑电路 Digital Logic circuit 3. 学习内容： 关于“数字Digital” 在计算机领域，digital与其它词一起使用，主要用于区别“模拟”，指将连续变化的模拟量用二进制数表达和处理。 模拟量 analog value 和 模拟电路 analog circuit 数字量 digital value 和 数字电路 digital circuit ? 模拟量的特点：连续不断的物理量(时间和数值上均连续取值)。 ? 数字量的特点：离散的、不连续的物理量，用 0 和 1、 高和低、真和假、 H 和 L 、 T 和 F等表示。 例：电子线路中的晶体管工作示意图 注意： 模拟器件和模拟系统是处理模拟信号的。 晶体管的开关特性是数字电路研究的重点，上例中物理量已逻辑约定成逻辑量 0 和 1。 数字电路具有模拟电路的特性，如时间延迟问题。 ② 关于“逻辑 logic” ? “逻辑”一词我们经常会用到。“逻辑学”研究思维的规律性；研究“因果”关系，即逻辑关系。输入量、输出量均为逻辑量； ? 通过逻辑运算，实现其逻辑关系，即逻辑代数； ? 逻辑是由逻辑常量、逻辑变量、逻辑关系和逻辑运算所组成的集合。 ? 逻辑分为许多类型，其中最简单的是二值逻辑运算，也称二值布尔代数，又称开关代数。如：真/假、开/关、高/低、有/无，1/0，等。 ④ 关于“数字逻辑电路 digital logical circuit” 通过讨论数字电路中输入信号与输出信号之间的逻辑关系，运用数字逻辑的基本原理和基本方法，设计出实现特定逻辑要求的逻辑器件（电路），最终完成一个完整的数字系统（电子系统，机械系统，机电一体化系统）。 数字电路与模拟电路相比有什么优点呢？ 稳定性好 设计得好的数字电路，若给定一组确定的输入，总会给出相同的输出结果（逻辑关系）。而模拟电路则表现得总是不太稳定，其输出还受温度、电源电压、器件老化等诸多因素影响。 速度快 目前的数字器件运行速度非常快。晶体管的开关时间已经小于10ps。用这样快速的晶体管制造的复杂数字电路系统可以在2ns中对输入产生响应。也就是说在一秒钟内可以产生500兆次输出。 集成度高且成本低 数字电路可以在一个很小的空间里提供许多功能。常用的电路均可以设计成集成电路芯片，且生产成本很低。现在市场上有许多用过就丢弃的计算器、手表、会唱歌的圣诞卡片等都是这一类产品。 设计容易 数字设计，即逻辑设计，输入输出要求合乎逻辑，并不需要特别的技巧。尤其是规模小的数字电路的逻辑特性很容易明白，也不需要很深入地了解诸如电容、晶体管和许多其他器件的微积分模型。 功能灵活 当把实际问题简化为数字形式，就可以通过空间和时间上的一系列逻辑步骤加以处理。例如：很容易设计一个数字电路对一段录音进行加密，只有知道密码的人才能听出。但若只用模拟电路的技术要做到这点就很困难。 可编程性 数字逻辑的设计完全可以用硬件描述语言来编程， 还可以编写它的可综合模型、仿真模型，并通过运行程序来 验证设计的正确性，然后把它下载到CPLD或FPGA上，或者作成专用的IC中。 手机刷机，可冲编程设备与重构系统。 不断进步的技术 数字设计师必须了解数字技术的发展，尤其在设计初始阶段必须考虑到这一点。例如：PC机的设计者在设计时就考虑到在机器中加扩展插糟，新器件出现后机器还可以升级。 其他方面 … 4. 本课程在计算机硬件学科体系中的地位 综上所述 “数字逻辑与数字系统” 是一门集 数字电子技术、 逻辑分析方法、 计算机组成 为一体的专业基础课程，研究在 计算机体系结构、 数字系统设计 中部件级的分析和设计方法。 5. 数字系统的简单层次 设计： 逻辑部件 简单的数字系统，如汽车尾灯、交通灯控、广告灯箱等控制器。 较复杂的数字系统，如单片机工控、测试等带有简单编程的系统。 复杂的数字系统，如计算机系统，