计算机专业技术基础课程：《数字电路与逻辑设计》教学资源（PPT课件讲稿，必修课）第一章 基本知识

第一章基本知识 第 基本知识 国1

1 基 本 知 识 第一章 基本知识 第 一 章

第一章基本知识 本章知识要点 ★数字系统的基本概念; ★常用计数制及其转换; ★带符号二进制数的代码表示 ★常用的几种编码。 自2匡

2 本章知识要点 第一章 基本知识 ★ 常用的几种编码 。 ★ 带符号二进制数的代码表示 ； ★ 常用计数制及其转换 ； ★ 数字系统的基本概念 ；

第一章基本知识 1.1概 述 1.11数字系统 信息与数字 众所周知,我们现在处在一个信息的时代!请问:信息的概念是什么? 信息具备哪些能力? 信息的概念:人们站在不同的角度,对“信息”给出了不同的解释。 诸如,“信息是表征物理量数值特征的量 信息是物质的反映”, “信息是人类交流的依据”,… 广义的说,“信息是对客观世界所存在的各种差异的描述”。 阿3

3 1.1 概 述 1.1.1 数字系统 第一章 基本知识 众所周知，我们现在处在一个信息的时代！请问：信息的概念是什么？ 信息具备哪些能力? 信息的概念：人们站在不同的角度，对“信息”给出了不同的解释。 诸如，“信息是表征物理量数值特征的量”，“信息是物质的反映”， “信息是人类交流的依据”，…， 广义的说，“信息是对客观世界所存在的各种差异的描述”。 一、信息与数字

第一章基本知识 二、数字系统 什么是数字系统? 数字系统是一个能对数字信号进行存储、传递和加工的实 体,它由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成。例如, 数字计算机 1.数字信号 若信号的变化在时间上和数值上都是离散的,或者说断续 的,则称为离散信号。离散信号的变化可以用不同的数字反映, 所以又称为数字信号,简称为数字量 例如,学生成绩记录,工厂产品统计,电路开关的状态等。 4匡

4 二、数字系统 什么是数字系统? 数字系统是一个能对数字信号进行存储、传递和加工的实 体，它由实现各种功能的数字逻辑电路相互连接而成。例如， 数字计算机。 第一章 基本知识 1. 数字信号 若信号的变化在时间上和数值上都是离散的，或者说断续 的，则称为离散信号。离散信号的变化可以用不同的数字反映， 所以又称为数字信号，简称为数字量。 例如，学生成绩记录，工厂产品统计,电路开关的状态等

第一章基本知识 数字系统中处理的是数字信号,当数字系统要与模拟信号 发生联系时,必须经过模/数(AD)转换和数/模(D/A转换电路 对信号类型进行变换。 例如,某控制系统框图如下图所示。 计算机 数字量 数字量 AD D/A 模拟量 模拟量 匚次仪表 执行机构 被测参数被控对象 控制信号 5匡勇

5 第一章 基本知识 例如,某控制系统框图如下图所示。 执行机构 数字量 数字量 模拟量 模拟量 被测参数 控制信号 一次仪表 计算机 被控对象 A/D D/A 数字系统中处理的是数字信号，当数字系统要与模拟信号 发生联系时，必须经过模/数(A/D)转换和数/模(D/A)转换电路， 对信号类型进行变换

第一章基本知识 2.数字逻辑电路 用来处理数字信号的电子线路称为数字电路。由于数 字电路的各种功能是通过逻辑运算和逻辑判断来实现的, 所以数字电路又称为数字逻辑电路或者逻辑电路。 数字逻辑电路具有如下特点 (1)电路的基本工作信号是二值信号。它表现为电路中电 压的“高”或“低”、开关的“接通”或“断开”、晶体管 的“导通”或“截止”等两种稳定的物理状态。 (2)电路中的半导体器件一般都工作在开、关状态 (3)电路结构简单、功耗低、便于集成制造和系列化生 产品价格低廉、使用方便、通用性好 (4)由数字逻辑电路构成的数字系统工作速度快、精度高、 功能强、可靠性好 国6匡

6 2. 数字逻辑电路 用来处理数字信号的电子线路称为数字电路。由于数 字电路的各种功能是通过逻辑运算和逻辑判断来实现的， 所以数字电路又称为数字逻辑电路或者逻辑电路。 第一章 基本知识 (1) 电路的基本工作信号是二值信号。它表现为电路中电 压的“高”或“低” 、开关的“接通”或“断开” 、晶体管 的“导通”或“截止”等两种稳定的物理状态。 (2) 电路中的半导体器件一般都工作在开、关状态。 数字逻辑电路具有如下特点： (3) 电路结构简单、功耗低、便于集成制造和系列化生产； 产品价格低廉、使用方便、通用性好。 (4) 由数字逻辑电路构成的数字系统工作速度快、精度高、 功能强、可靠性好

第一章基本知识 由于数字逻辑电路具有上述特点,所以,数字逻辑电 路的应用十分广泛。 随着半导体技术和工艺的发展,出现了数字集成电路, 集成电路发展十分迅速。 数字集成电路按照集成度的高低可分为小规模(SI 中规模(MSI、大规模(LS)和超大规模(VLSI)几种 类型。 的7匡

7 由于数字逻辑电路具有上述特点，所以，数字逻辑电 路的应用十分广泛。 随着半导体技术和工艺的发展，出现了数字集成电路， 集成电路发展十分迅速。 数字集成电路按照集成度的高低可分为小规模（SSI）、 中规模（MSI）、大规模（LSI）和超大规模（VLSI）几种 类型。 第一章 基本知识

第一章基本知识 数字计算机及其发展 1.数字计算机 数字计算机是一种能够自动、高速、精确地完成数值计算、数据 加工和控制、管理等功能的数字系统。 2.计算机的发展 数字计算机从1946年问世以来,其发展速度是惊人的。 根据组成计算机的主要元器件的不同,至今已经历了四代。 具体如下表所示。 计算机总的发展趋势是:速度↑、功能↑、可靠性↑、体 积↓、价格↓、功耗!。 8匡

8 数字计算机是一种能够自动、高速、精确地完成数值计算、数据 加工和控制、管理等功能的数字系统。 1．数字计算机 第一章 基本知识 三、 数字计算机及其发展 数字计算机从1946年问世以来，其发展速度是惊人的。 根据组成计算机的主要元器件的不同，至今已经历了四代。 具体如下表所示。 2．计算机的发展 计算机总的发展趋势是：速度↑、功能↑、可靠性↑、体 积↓、价格↓、功耗↓

.,. 第一章基本知识 1.1.,2数字逻辑电路的类型和研究方法 、数字逻辑电路的类型 根据一个电路是否具有记忆功能,可将数字逻辑电路分 为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型 组合逻辑电路:如果一个逻辑电路在任何时刻的稳定输 出仅取决于该时刻的输入,而与电路过去的输入无关,则称 为组合逻辑( Combinational Logic)电路。 由于这类电路的输出与过去的输入信号无关,所以不需 要有记忆功能。 9匡

9 1.1.2 数字逻辑电路的类型和研究方法 由于这类电路的输出与过去的输入信号无关，所以不需 要有记忆功能。 一、数字逻辑电路的类型 第一章 基本知识 组合逻辑电路: 如果一个逻辑电路在任何时刻的稳定输 出仅取决于该时刻的输入，而与电路过去的输入无关，则称 为组合逻辑(Combinational Logic)电路。 根据一个电路是否具有记忆功能，可将数字逻辑电路分 为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型

第一章基本知识 时序逻辑电路:如果一个逻辑电路在任何时刻的稳定输 出不仅取决于该时刻的输入,而且与过去的输入相关,则称 为时序逻辑( Sequential Logic)电路 由于这类电路的输出与过去的输入信号无关,所以不需 要有记忆功能 时序逻辑电路按照是否有统一的时钟信号进行同步,又 可进一步分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。 10匡

10 时序逻辑电路按照是否有统一的时钟信号进行同步，又 可进一步分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。 第一章 基本知识 时序逻辑电路: 如果一个逻辑电路在任何时刻的稳定输 出不仅取决于该时刻的输入，而且与过去的输入相关，则称 为时序逻辑(Sequential Logic)电路。 由于这类电路的输出与过去的输入信号无关，所以不需 要有记忆功能