【正文】 主講 肖連軍 Email： 數(shù) 字 邏 輯(第二版 ) 課程性質(zhì)： “數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)”是計(jì)算機(jī)各專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)重要技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程在介紹有關(guān)數(shù)字系統(tǒng)基本知識(shí)、基本理論、及常用數(shù)字集成電路的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論數(shù)字邏輯電路分析與設(shè)計(jì)的基本方法。 從計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)上講， “數(shù)字邏輯”是深入了解計(jì)算機(jī)“內(nèi)核” 的一門(mén)最關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程。 教學(xué)目標(biāo)： 本課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生了解組成數(shù)字計(jì)算機(jī)和其它數(shù)字系統(tǒng)的各種數(shù)字電路，能熟練地運(yùn)用基本知識(shí)和理論對(duì)各類(lèi)電路進(jìn)行分析，并能根據(jù)客觀(guān)提出的設(shè)計(jì)要求用合適的集成電路芯片完成各種邏輯部件的設(shè)計(jì)。 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握對(duì)數(shù)字系統(tǒng)硬件進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的基本技能。 課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo) ? 教學(xué)時(shí)數(shù) ： 60學(xué)時(shí) ? 教 材 ： 《 數(shù)字邏輯 》 面向 21世紀(jì)系列教材 ? 歐陽(yáng)星明 主編 華中科技大學(xué)出版社 ? 參 考 書(shū) ： 《 數(shù)字邏輯學(xué)習(xí)與解題指南 》 ? 歐陽(yáng)星明 主編 華中科技大學(xué)出版社 ? 《 數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)（第三版） 》 ? 白中英 主編 北京科學(xué)出版社 2022 ? 教學(xué)內(nèi)容： ● 基本知識(shí)、 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(shè)計(jì)； ● 中規(guī)模通用集成電路及應(yīng)用； ● 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷皯?yīng)用。 教 學(xué) 安 排 ? 一 .掌握課程特點(diǎn) ? 。 在邏輯問(wèn)題的提取和描述方面是抽象的 ,而在邏輯問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)上是具體的。因此，學(xué)習(xí)中既要?jiǎng)?wù)虛，又要?jiǎng)?wù)實(shí)。 ? 。 數(shù)字系統(tǒng)中，邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)具有很大的靈活性。許多問(wèn)題的處理沒(méi)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(shí)廣度和深度、以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。換而言之，邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)具有較大的彈性和可塑性。 ? 。 該課程各部分知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用直接相關(guān)，學(xué)習(xí)中必須將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。真正培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 如何學(xué)好數(shù)字邏輯？ 二 .重視課堂學(xué)習(xí) 。 聽(tīng)課時(shí)要緊跟教師授課思路，認(rèn)真領(lǐng)會(huì)每一個(gè)知識(shí)要點(diǎn)，抓住書(shū)本上沒(méi)有的內(nèi)容，琢磨重點(diǎn)與難點(diǎn)。 2. 做好筆記。 適當(dāng)?shù)赜涗浤承╆P(guān)鍵內(nèi)容，尤其是那些重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)，以便課后復(fù)習(xí)、思考。 3. 主動(dòng)思考。 聽(tīng)課時(shí)圍繞教師所述內(nèi)容及提出的問(wèn)題，主動(dòng)思考問(wèn)題，尋找自己的見(jiàn)解。 三 .培養(yǎng)自學(xué)能力 1. 認(rèn)真閱讀教材內(nèi)容。 通過(guò)閱讀教材，理解各知識(shí)要點(diǎn)，吃透難點(diǎn)，建立各部分知識(shí)之間的相互聯(lián)系。 2. 善于總結(jié)、歸納。 注意及時(shí)總結(jié)所學(xué)知識(shí)，歸納出各部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)，力求深入透徹地了解。 3. 加強(qiáng)課后練習(xí)。 通過(guò)做練習(xí)，不僅可以鞏固所學(xué)知識(shí)，而且能暴露學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，迫使自己做更深入的了解。 。 通過(guò)學(xué)習(xí)討論，營(yíng)造一個(gè)各抒己見(jiàn)、取長(zhǎng)補(bǔ)短、互教互學(xué)、共同提高的學(xué)習(xí)環(huán)境，使之真正達(dá)到集思廣益的效果。 ，拓寬知識(shí)面。 通過(guò)閱讀相關(guān)的參考書(shū)籍，不僅能加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，而且能拓寬知識(shí)面。有利于從更廣度和深度加強(qiáng)對(duì)課程意義的理解。 四 .注重理論聯(lián)系實(shí)際 1. 將書(shū)本知識(shí)與工程實(shí)際統(tǒng)一。 學(xué)習(xí)中注意書(shū)本知識(shí)與工程應(yīng)用存在的差別，將理論與實(shí)際統(tǒng)一。 2. 將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合。 學(xué)習(xí)的目的是應(yīng)用。因此，應(yīng)從社會(huì)需求出發(fā)，將所學(xué)知識(shí)用于解決實(shí)際問(wèn)題。 第一章 基本知識(shí) 第一章 基本知識(shí) ?本章知識(shí)要點(diǎn)： ?★ 數(shù)字系統(tǒng)的基本概念 ； ?★ 常用計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 ； ?★ 帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的代碼表示 ； ?★ 常用的幾種編碼 。 概 述 ? 數(shù)字系統(tǒng) ? 什么是數(shù)字系統(tǒng) ? ? 數(shù)字系統(tǒng)是一個(gè)能對(duì) 數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行加工、傳遞和存儲(chǔ)的實(shí)體，它由實(shí)現(xiàn)各種功能的數(shù)字邏輯電路相互連接而成。 例如，數(shù)字計(jì)算機(jī)。 ? 第一章 基本知識(shí) ? 一、數(shù)字信號(hào) ? 若信號(hào)的變化在時(shí)間上和數(shù)值上都是離散的，或者說(shuō)斷續(xù)的，則稱(chēng)為離散信號(hào)。離散信號(hào)的變化可以用不同的數(shù)字反映，所以又稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)字量。 ? 例如，學(xué)生成績(jī)記錄，工廠(chǎng)產(chǎn)品統(tǒng)計(jì) ,電路開(kāi)關(guān)的狀態(tài)等。 ? 數(shù)字系統(tǒng)中處理的是數(shù)字信號(hào)，當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)要與模擬信號(hào)發(fā)生聯(lián)系時(shí)，必須經(jīng)過(guò)模 /數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換和數(shù) /模 (D/A)轉(zhuǎn)換電路，對(duì)信號(hào)類(lèi)型進(jìn)行變換。 ? (思考：模擬信號(hào)？） ?例如 ,某控制系統(tǒng)框圖如下圖所示。 二、數(shù)字邏輯電路 ? 用來(lái)處理數(shù)字信號(hào)的電子線(xiàn)路稱(chēng)為 數(shù)字電路。 由于數(shù)字電路的各種功能是通過(guò)邏輯運(yùn)算和邏輯判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以數(shù)字電路又稱(chēng)為數(shù)字邏輯電路或者邏輯電路。 數(shù)字邏輯電路具有如下特點(diǎn)： ? 1 電路的基本工作信號(hào)是二值信號(hào)。它表現(xiàn)為電路中電壓的“高”或“低”、開(kāi)關(guān)的“接通”或“斷開(kāi)”、晶體管的“導(dǎo)通”或“截止”等兩種穩(wěn)定的物理狀態(tài)。 ? 2 電路中的半導(dǎo)體器件一般都工作在開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，對(duì)電路進(jìn)行研究時(shí)，主要關(guān)心輸出和輸入之間的邏輯關(guān)系。 ? 3 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、便于集成制造和系列化生產(chǎn)。產(chǎn)品價(jià)格低廉、使用方便、通用性好。 ? 4 由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)工作速度快、精度高、功能強(qiáng)、可靠性好。 ?由于數(shù)字邏輯電路具有上述特點(diǎn)，所以，數(shù)字邏輯電路的應(yīng)用十分廣泛。 ? 隨著半導(dǎo)體技術(shù)和工藝的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字集成電路，集成電路發(fā)展十分迅速。 ? 數(shù)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(lèi)型。 ?三、數(shù)字計(jì)算機(jī)及其發(fā)展 數(shù)字計(jì)算機(jī)是一種能夠自動(dòng)、高速、精確地完成數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)加工和控制、管理等功能的數(shù)字系統(tǒng)。 其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 ? 數(shù)字計(jì)算機(jī)從 1946年問(wèn)世以來(lái)，其發(fā)展速度是驚人的。根據(jù)組成計(jì)算機(jī)的主要元器件的不同，至今已經(jīng)歷了四代。 具體見(jiàn)下表。 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)： 速度 ↑、功能 ↑、可靠性 ↑、 體積 ↓、價(jià)格 ↓、功耗 ↓。 ? 伴隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，進(jìn)一步加速了計(jì)算機(jī)的發(fā)展與普及，目前廣泛使用的微型計(jì)算機(jī)就是建立在超大規(guī)模集成電路基礎(chǔ)之上的。以個(gè)人計(jì)算機(jī)為例， PC機(jī) 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(gè)晶體管串接起來(lái)