【正文】 才能繞人的頭發(fā)絲一周！ ?全球最大計(jì)算機(jī)芯片生產(chǎn)商英特爾公司，已制造出一種比市面上現(xiàn)有最高速處理器快十倍的處理器，這種處理器芯片上的晶體管， 厚度只有零點(diǎn)零三微米，相當(dāng)于只有三個(gè)原子的大小。 ? 市面現(xiàn)有芯片所使用的最小晶體管，尺寸為零點(diǎn)一八微米，英特爾新芯片的晶體管則小很多。 這些晶體管一個(gè)接著一個(gè)排列，要超過(guò)十萬(wàn)個(gè)才能達(dá)到一張普通紙張的厚度。 數(shù)字邏輯電路的類型和研究方法 ? 一、數(shù)字邏輯電路的類型 根據(jù)一個(gè)電路有無(wú)記憶功能，可將數(shù)字邏輯電路分為 組合邏輯電路 和 時(shí)序邏輯電路 兩種類型。 組合邏輯電路： 如果一個(gè)邏輯電路在任何時(shí)刻的穩(wěn)定輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，而與電路過(guò)去的輸入無(wú)關(guān)，則稱為組合邏輯 (Combinational Logic)電路。 由于這類電路的輸出與過(guò)去的輸入信號(hào)無(wú)關(guān)，所以不需要有記憶功能。例如，一個(gè)“多數(shù)表決器”，表決的結(jié)果僅取決于參予表決的成員當(dāng)時(shí)的態(tài)度是“贊成”還是“反對(duì)”，因此屬于組合電路。 ?時(shí)序邏輯電路： 如果一個(gè)邏輯電路在任何時(shí)刻的穩(wěn)定輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而且與過(guò)去的輸入相關(guān)，則稱為時(shí)序邏輯 (Sequential Logic)電路。 由于這類電路的輸出與過(guò)去的輸入相關(guān)，所以要有記憶功能，要用電路中記憶元件的狀態(tài)來(lái)反映過(guò)去的輸入信號(hào)。例如，一個(gè)統(tǒng)計(jì)串行輸入脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)器，它的輸出結(jié)果不僅與當(dāng)時(shí)的輸入脈沖相關(guān)，還與前面收到的脈沖個(gè)數(shù)相關(guān)，因此，計(jì)數(shù)器是一個(gè)時(shí)序邏輯電路。 時(shí)序邏輯電路 按照是否有統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，又可進(jìn)一步 分為 同步時(shí)序邏輯電路 和 異步時(shí)序邏輯電路 ? 對(duì)數(shù)字系統(tǒng)中邏輯電路的研究有 兩個(gè)主要任務(wù) ：一是 分析 ，二是 設(shè)計(jì) 。 ? 對(duì)一個(gè)現(xiàn)成的數(shù)字邏輯電路，研究它的工作性能和邏輯功能稱為 分析 ； ? 根據(jù)提出的邏輯功能，在給定條件下構(gòu)造出實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的邏輯電路稱為 邏輯設(shè)計(jì) ，或者 邏輯綜合 。 ? 邏輯電路分析與設(shè)計(jì)的方法隨著集成電路的迅速發(fā)展在不斷發(fā)生變化，最成熟的方法是 傳統(tǒng)的方法 。 ? 1．邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法 ? 傳統(tǒng)方法： 傳統(tǒng)方法是建立在小規(guī)模集成電路基礎(chǔ)之上的，它以技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)一個(gè)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)追求的是如何使一個(gè)電路達(dá)到 最簡(jiǎn)。 ? 如何達(dá)到最簡(jiǎn)呢？ 在組合邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí) ，通過(guò)邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)，盡可能使電路中的邏輯門(mén)和連線數(shù)目達(dá)到最少。而在時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí) ，則通過(guò)狀態(tài)化簡(jiǎn)和邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)，盡可能使電路中的觸發(fā)器、邏輯門(mén)和連線數(shù)目達(dá)到最少。 ? 注意 ! 一個(gè)最簡(jiǎn)的方案并不等于一個(gè)最佳的方案！ ? 最佳方案應(yīng)滿足全面的性能指標(biāo)和實(shí)際應(yīng)用要求。所以，在用傳統(tǒng)方法求出一個(gè)實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)之后，往往要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。 ? 隨著集成電路技術(shù)的飛躍發(fā)展，數(shù)字邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法在不斷發(fā)生變化。但用邏輯代數(shù)作為基本理論的傳統(tǒng)方法始終邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法。 ? 2．用中、大規(guī)模集成組件進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)的方法 ? 由于中、大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展，使芯片內(nèi)部容納的邏輯器件越來(lái)越多，因而，實(shí)現(xiàn)某種邏輯功能所需要的門(mén)和觸發(fā)器數(shù)量已不再成為影響經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的突出問(wèn)題。 ? 用中、大規(guī)模集成組件去構(gòu)造滿足各種功能的邏輯電路時(shí)， 如何尋求經(jīng)濟(jì)合理的方案呢？ 要求設(shè)計(jì)人員 必須注意： ? ▲ 充分了解各種器件的邏輯結(jié)構(gòu)和外部特性，做到合理選擇器件； ? ▲ 充分利用每一個(gè)已選器件的功能，用靈活多變的方法完成各類電路或功能模塊的設(shè)計(jì)； ? ▲ 盡可能減少芯片之間的相互連線。 ? 3．用可編程邏輯器件 (PLD)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)的方法 ? 各類可編程邏輯器件 (PLD)的出現(xiàn)，給邏輯設(shè)計(jì)帶來(lái)了一種全新的方法。人們不再用常規(guī)硬線連接的方法去構(gòu)造電路，而是 借助豐富的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)器件進(jìn)行編程燒錄來(lái)實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，這給邏輯設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便。 ? 4．用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助邏輯設(shè)計(jì)的方法 ? 面對(duì)日益復(fù)雜的集成電路芯片設(shè)計(jì)和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，人們不得不越來(lái)越多地 借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助邏輯設(shè)計(jì) 。 目前，已有各種設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的軟件在市場(chǎng)上出售。計(jì)算機(jī)輔助邏輯設(shè)計(jì)方法正在不斷推廣和應(yīng)用。不少人認(rèn)為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)化已形成計(jì)算機(jī)科學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科。 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 ? 進(jìn)位計(jì)數(shù)制 ? 數(shù)制是人們對(duì)數(shù)量計(jì)數(shù)的一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律。日常生活中廣泛使用的是十進(jìn)制，而數(shù)字系統(tǒng)中使用的是二進(jìn)制。 ? 十進(jìn)制中采用了 0、 … 、 9共十個(gè)基本數(shù)字符號(hào)，進(jìn)位規(guī)律是“逢十進(jìn)一”。 當(dāng)用若干個(gè)數(shù)字符號(hào)并在一起表示一個(gè)數(shù)時(shí)，處在不同位置的數(shù)字符號(hào)，其值的含意不同。 ? 同一個(gè)字符 6從左到右所代表的值依次為 600、 60、 6。 ?二 . R進(jìn)制 ?廣義地說(shuō)，一種進(jìn)位計(jì)數(shù)制包含著 基數(shù) 和 位權(quán) 兩個(gè)基本的因素： ? 基數(shù) : 指計(jì)數(shù)制中所用到的數(shù)字符號(hào)的個(gè)數(shù)。在基數(shù)為 R計(jì)數(shù)制中，包含 0、 … 、 R1共 R個(gè)數(shù)字符號(hào)，進(jìn)位規(guī)律是“逢 R進(jìn)一”。稱為 R進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱 R進(jìn)制。 ? 位權(quán) : 是指在一種進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示的數(shù)中，用來(lái)表明不同數(shù)位上數(shù)值大小的一個(gè)固定常數(shù)。不同數(shù)位有不同的位權(quán)，某一個(gè)數(shù)位的數(shù)值等于這一位的數(shù)字符號(hào)乘上與該位對(duì)應(yīng)的位權(quán)。 R進(jìn)制數(shù)的位權(quán)是 R的整數(shù)次冪 。 ? 例如，十進(jìn)制數(shù)的位權(quán)是 10的整數(shù)次冪，其個(gè)位的位權(quán)是 100，十位的位權(quán)是 101…… 。 ?一個(gè) R進(jìn)制數(shù) N可以有兩種表示方法： （ 1）并列表示法 (又稱位置計(jì)數(shù)法 )， 其表達(dá)式為 (N)R=(Kn1Kn2…K …K m)R ? （ 2）多項(xiàng)式表示法 (又稱按權(quán)展開(kāi)法 )， 其表達(dá)式為 ? (N)R=Kn1 Rn1+Kn2 Rn2 +…+K 1 R1+ ? K0 R0+K1 R1 +…+K m Rm ? =∑ Ki Ri ? 其中， R表示基數(shù)； n為整數(shù)部分的位數(shù)； m為小數(shù)部分的位數(shù)；Ki為 R進(jìn)制中的一個(gè)數(shù)字符號(hào)，其取值范圍為 0≤Ki≤R1 ? (m≤i≤n1)。 ?可歸納注意， R進(jìn)制的特點(diǎn)如下： ● 有 0、 ┄ 、 R1共 R個(gè)數(shù)字符號(hào)； ● “逢 R進(jìn)一”，“ 10”表示 R； ● 位權(quán)是 R的整數(shù)次冪，第 i位的位權(quán) Ri 。 ?一、二進(jìn)制 基數(shù) R=2的進(jìn)位計(jì)數(shù)制稱為二進(jìn)制。二進(jìn)制數(shù)中只有 0和 1兩個(gè)基本數(shù)字符號(hào)，進(jìn)位規(guī)律是 “逢二進(jìn)一”。二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)是 2的整數(shù)次冪。 任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù) N可以表示成 ? (N)2=(Kn1Kn2…K …K m)2 =Kn1 2n1+Kn2 2n2 +…+K