【正文】 主講 肖連軍 Email： 數 字 邏 輯(第二版 ) 課程性質： “數字電路與邏輯設計”是計算機各專業(yè)必修的一門重要技術基礎課。該課程在介紹有關數字系統(tǒng)基本知識、基本理論、及常用數字集成電路的基礎上，重點討論數字邏輯電路分析與設計的基本方法。 從計算機的層次結構上講， “數字邏輯”是深入了解計算機“內核” 的一門最關鍵的基礎課程。 教學目標： 本課程的教學目標是使學生了解組成數字計算機和其它數字系統(tǒng)的各種數字電路，能熟練地運用基本知識和理論對各類電路進行分析，并能根據客觀提出的設計要求用合適的集成電路芯片完成各種邏輯部件的設計。 通過本課程的學習，要求學生掌握對數字系統(tǒng)硬件進行分析、設計和開發(fā)的基本技能。 課程性質與教學目標 ? 教學時數 ： 60學時 ? 教 材 ： 《 數字邏輯 》 面向 21世紀系列教材 ? 歐陽星明 主編 華中科技大學出版社 ? 參 考 書 ： 《 數字邏輯學習與解題指南 》 ? 歐陽星明 主編 華中科技大學出版社 ? 《 數字邏輯與數字系統(tǒng)（第三版） 》 ? 白中英 主編 北京科學出版社 2022 ? 教學內容： ● 基本知識、 基本理論、 基本器件； ● 基于小規(guī)模集成電路的邏輯電路分析與設計； ● 中規(guī)模通用集成電路及應用； ● 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷皯?。 教 學 安 排 ? 一 .掌握課程特點 ? 。 在邏輯問題的提取和描述方面是抽象的 ,而在邏輯問題的實現上是具體的。因此，學習中既要務虛，又要務實。 ? 。 數字系統(tǒng)中，邏輯電路的分析與設計具有很大的靈活性。許多問題的處理沒有固定的方法和步驟，很大程度上取決于操作者的邏輯思維推理能力、知識廣度和深度、以及解決實際問題的能力。換而言之，邏輯電路的分析與設計具有較大的彈性和可塑性。 ? 。 該課程各部分知識與實際應用直接相關，學習中必須將理論知識與實際問題聯系起來。真正培養(yǎng)解決實際問題的能力。 如何學好數字邏輯？ 二 .重視課堂學習 。 聽課時要緊跟教師授課思路，認真領會每一個知識要點，抓住書本上沒有的內容，琢磨重點與難點。 2. 做好筆記。 適當地記錄某些關鍵內容，尤其是那些重點、難點、疑點，以便課后復習、思考。 3. 主動思考。 聽課時圍繞教師所述內容及提出的問題，主動思考問題，尋找自己的見解。 三 .培養(yǎng)自學能力 1. 認真閱讀教材內容。 通過閱讀教材，理解各知識要點，吃透難點，建立各部分知識之間的相互聯系。 2. 善于總結、歸納。 注意及時總結所學知識，歸納出各部分的重點和難點，力求深入透徹地了解。 3. 加強課后練習。 通過做練習，不僅可以鞏固所學知識，而且能暴露學習中存在的問題，迫使自己做更深入的了解。 。 通過學習討論，營造一個各抒己見、取長補短、互教互學、共同提高的學習環(huán)境，使之真正達到集思廣益的效果。 ，拓寬知識面。 通過閱讀相關的參考書籍，不僅能加深對所學知識的理解，而且能拓寬知識面。有利于從更廣度和深度加強對課程意義的理解。 四 .注重理論聯系實際 1. 將書本知識與工程實際統(tǒng)一。 學習中注意書本知識與工程應用存在的差別，將理論與實際統(tǒng)一。 2. 將理論知識與實際應用結合。 學習的目的是應用。因此，應從社會需求出發(fā)，將所學知識用于解決實際問題。 第一章 基本知識 第一章 基本知識 ?本章知識要點： ?★ 數字系統(tǒng)的基本概念 ； ?★ 常用計數制及其轉換 ； ?★ 帶符號二進制數的代碼表示 ； ?★ 常用的幾種編碼 。 概 述 ? 數字系統(tǒng) ? 什么是數字系統(tǒng) ? ? 數字系統(tǒng)是一個能對 數字信號 進行加工、傳遞和存儲的實體，它由實現各種功能的數字邏輯電路相互連接而成。 例如，數字計算機。 ? 第一章 基本知識 ? 一、數字信號 ? 若信號的變化在時間上和數值上都是離散的，或者說斷續(xù)的，則稱為離散信號。離散信號的變化可以用不同的數字反映，所以又稱為數字信號，簡稱為數字量。 ? 例如，學生成績記錄，工廠產品統(tǒng)計 ,電路開關的狀態(tài)等。 ? 數字系統(tǒng)中處理的是數字信號，當數字系統(tǒng)要與模擬信號發(fā)生聯系時，必須經過模 /數 (A/D)轉換和數 /模 (D/A)轉換電路，對信號類型進行變換。 ? (思考：模擬信號？） ?例如 ,某控制系統(tǒng)框圖如下圖所示。 二、數字邏輯電路 ? 用來處理數字信號的電子線路稱為 數字電路。 由于數字電路的各種功能是通過邏輯運算和邏輯判斷來實現的，所以數字電路又稱為數字邏輯電路或者邏輯電路。 數字邏輯電路具有如下特點： ? 1 電路的基本工作信號是二值信號。它表現為電路中電壓的“高”或“低”、開關的“接通”或“斷開”、晶體管的“導通”或“截止”等兩種穩(wěn)定的物理狀態(tài)。 ? 2 電路中的半導體器件一般都工作在開、關狀態(tài)，對電路進行研究時，主要關心輸出和輸入之間的邏輯關系。 ? 3 電路結構簡單、功耗低、便于集成制造和系列化生產。產品價格低廉、使用方便、通用性好。 ? 4 由數字邏輯電路構成的數字系統(tǒng)工作速度快、精度高、功能強、可靠性好。 ?由于數字邏輯電路具有上述特點，所以，數字邏輯電路的應用十分廣泛。 ? 隨著半導體技術和工藝的發(fā)展，出現了數字集成電路，集成電路發(fā)展十分迅速。 ? 數字集成電路按照集成度的高低可分為小規(guī)模（ SSI）、中規(guī)模（ MSI）、大規(guī)模（ LSI）和超大規(guī)模（ VLSI）幾種類型。 ?三、數字計算機及其發(fā)展 數字計算機是一種能夠自動、高速、精確地完成數值計算、數據加工和控制、管理等功能的數字系統(tǒng)。 其結構框圖如圖所示。 ? 數字計算機從 1946年問世以來，其發(fā)展速度是驚人的。根據組成計算機的主要元器件的不同，至今已經歷了四代。 具體見下表。 計算機的發(fā)展趨勢： 速度 ↑、功能 ↑、可靠性 ↑、 體積 ↓、價格 ↓、功耗 ↓。 ? 伴隨著微電子技術的飛速發(fā)展，進一步加速了計算機的發(fā)展與普及，目前廣泛使用的微型計算機就是建立在超大規(guī)模集成電路基礎之上的。以個人計算機為例， PC機 CPU芯片 80Χ86的集成規(guī)模如下表所示。 ? 在 80586CPU中， 密集程度如何呢？ 大約用500個晶體管串接起來