合肥工业大学：《数字电子技术基础》课程教学资源（课件讲稿）序言（主讲：梁华国、黄正峰）

② 电子科学与应用物理学标 序言 ·什么是数字系统？ ■为什么要使用数字系统？ ·数字技术的由来 数字电子技术基础 ·数字逻辑是重要的专业基础 梁华国川 ■数字逻辑电路的种类和研究方法 电子科学与技术系 http://dwxy.hfut.edu.cn/ ⊙个北51热学 ② 电子科学与应用物理学份 什么是数字系统？ 电子科学与应用物理学粉 什么是数字系统？ 。模拟量（连续变化的物理量） 。数字量 。连续的 。非连续的（离散的） ·时间上的连续 ·时间上的离散 任意时刻有一个相对的值 变量只在某些时刻有定义 。量上的连续 ·量上的离散 变量任意时刻可以是在一定范围内的任意值 变量只能是有限集合的一个值 ·例如：水位，电压，电流，温度，亮度，颜色 ,例如：数值。开关位置，数字逻辑 。缺点 。优点 ·很难度量 。更多的灵活性，更快，更精确的计算 。容易受噪声的干扰 。容易实现存储设备 。难以保存 ,误差监测和修正 。优点：用精确的值表示事物 。容易最小化 ○公化天达 ⊙个也二1法行 电子科学与应用物理学院 电子科学与应用物理学航 什么是数字系统？ 为什么要用数字系统？ 。模-数/数-模转换(Analog&Digital) ■数字系统完全能够满足实时系统要求 ■低成本、标准化、 通用性和灵活性 模 A/D 数字处理 ·信息化时代完成数字信息加工需要 世 多 界 D/A 存储系统 ■满足数值的科学计算 ·数字系统在国民经济各个领域中的广泛应用 。数字系统：使用数字量来传递和加工处 例如：音乐(iPaD.P3,P4)、电影(MPE6.Rm,O)、 理信息的实际工程系统 数字电视、数字照相机、数字摄影机、手机、 数控系统、智能机器人等 ⊙公工久零 1

1 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字电子技术基础 梁华国 电子科学与技术系 http://dwxy.hfut.edu.cn/ 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 序言 „ 什么是数字系统？ „ 为什么要使用数字系统？ „ 数字技术的由来 „ 数字逻辑是重要的专业基础 „ 数字逻辑电路的种类和研究方法 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 什么是数字系统？ „ 模拟量（连续变化的物理量） „ 连续的 „ 时间上的连续 任意时刻有一个相对的值 „ 量上的连续 变量任意时刻可以是在一定范围内的任意值 „ 例如：水位，电压，电流，温度，亮度，颜色 „ 缺点 „ 很难度量 „ 容易受噪声的干扰 „ 难以保存 „ 优点：用精确的值表示事物 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 什么是数字系统？ „ 数字量 „ 非连续的（离散的） „ 时间上的离散 变量只在某些时刻有定义 „ 量上的离散 变量只能是有限集合的一个值 „ 例如：数值，开关位置，数字逻辑 „ 优点 „ 更多的灵活性，更快，更精确的计算 „ 容易实现存储设备 „ 误差监测和修正 „ 容易最小化 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics „ 模-数/数-模转换 (Analog & Digital) 模 拟 世 界 A/D 数字处理 和 D/A 存储系统 „ 数字系统：使用数字量来传递和加工处 理信息的实际工程系统 什么是数字系统？ 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 为什么要用数字系统？ „ 数字系统完全能够满足实时系统要求 „ 低成本、标准化、通用性和灵活性 „ 信息化时代完成数字信息加工需要 „ 满足数值的科学计算 „ 数字系统在国民经济各个领域中的广泛应用 例如：音乐（iPaD，MP3，MP4 ）、电影（MPEG，RM，DVD）、 数字电视、数字照相机、数字摄影机、手机、 数控系统、智能机器人等

②电程学与应用腰状 为什么要用数字系统？ 电子科学与应用物理学标 数字技术的由来 数码相机 P ■数字技术的数学基础产生 -布尔代数(1849英国乔治-布尔George Boole)》 ■将逻辑表述映射到符号 ■采用数学的方法处理逻辑推理 -开关代数(1938克劳德-向衣Claude E.Sha ■将布尔代数和开关相联系 电机 ■第一次提出bit(比特) iPhone ⊙个化二量 ⊙个北51热8 ② 电子科学与应用物理学纹 数字技术的由来 电子科学与应用物理学松 数字技术的由来 ■计算和器件的历史发展 ■计算和器件的历史发展 一数字的出现 一计算机历史仅仅只有60多年吗？ ■数字在各个古代文明中都独立的存在 ■不正确！ ■数字都采用十进制数 ■数字电子计算机的历史只有60多年 ■阿拉伯数字 ■计算机革命发生在过去的60多年中而且还正 在进行 一早期的计算用具 ■最早的“计算机”-算盘 -计算和计算机的历史源远流长… ■计算尺（可实现对数 ⊙个北大子 ⊙个地三法量 ② 电子科学与应用物理学院 数字技术的由来 ② 电子科学与应用物理学酸 数字技术的由来 ■计算和器件的历史发展 ■计算和器件的历史发展发展 -早期的计算用具 一数字电子计算机 ■机械计算器具 ■第一代：约1946-1957 加法机、差分机（齿轮） 电子真空管 ■机电计算机 ■第二代：约1957-1964 使用量电最设计自动计算器 晶体管 ■第三代：约1965-1972 中小规模集成电路。 ■第四代：约1972-现在？ 大规横、超大规横篇成电路 ⊙公工A号 2

2 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 为什么要用数字系统？ 数码相机 WAP电话 电视机 GPS导航仪 双向寻呼机 机顶盒 MP3 数码摄像机 iPaD iPhone 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字技术的由来 „ 数字技术的数学基础产生 – 布尔代数（1849 英国乔治-布尔George Boole） „ 将逻辑表述映射到符号 „ 采用数学的方法处理逻辑推理 – 开关代数（1938克劳德-向农Claude E.Shannon) „ 将布尔代数和开关相联系 „ 第一次提出bit（比特） 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字技术的由来 „ 计算和器件的历史发展 – 计算机历史仅仅只有60多年吗？ „ 不正确！ „ 数字电子计算机的历史只有60多年 „ 计算机革命发生在过去的60多年中而且还正 在进行 – 计算和计算机的历史源远流长…… 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字技术的由来 „ 计算和器件的历史发展 – 数字的出现 „ 数字在各个古代文明中都独立的存在 „ 数字都采用十进制数 „ 阿拉伯数字 – 早期的计算用具 „ 最早的“计算机”-算盘 „ 计算尺（可实现对数） 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字技术的由来 „ 计算和器件的历史发展 – 早期的计算用具 „ 机械计算器具 加法机、差分机（齿轮） „ 机电计算机 使用继电器设计自动计算器 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字技术的由来 „ 计算和器件的历史发展发展 – 数字电子计算机 „ 第一代：约1946-1957 电子真空管 „ 第二代：约1957-1964 晶体管 „ 第三代：约1965-1972 中小规模集成电路 „ 第四代：约1972-现在？ 大规模、超大规模集成电路

②子学与应用腰新 电子科学与应用物理学标 数字技术的由来 ② 摩尔定律 ■数字电子计算机 Moore's Law:The number of 一什么是第五代计算机？ transistors per integrated circuit ■日本的第五代计算机 would double every 18 month. ■系统芯片(System--on-a-Chip.SoG) 。这个论断是在第一块平面集成电路 ■网络芯片(Network on Chip.NoC) 产生4年以后的1965年做出的。 。当时认为这个发展趋势将持续到 1975年。 SoC 。事实上，这个发展规律在目前仍是正确的。 按目前发展趋势，这个规律仍将有效至少20年。 ⊙个是51么号 ② 电子科学与应用物理学 电子科学与应用物理学粉 Intel微处理器的发展 课程专业中的地位 40eas Moore's Lat 该门课程的先修课程 电路分析基础、模拟电子技术基础 重要的专业基础 ■涉及后续主要课程 ore's Origina 微机原理与应用、单片机原理及应用、超大规模集成电 Prediction 路设计及EDA技术、FPGA系统设计、嵌入式系统设计、集 成电路制造技术基础等 公机天于长智 ○个也二1法行 电子科学与应用物理学 数字电路的种类和研究方法 @ 子科学与应用物理学酸 教材和参考书 ■“数字电路”含义 。教材： 《数字电子技术基础》第五版阎石主编高等教育出版社 研究数值的逻辑加工和运算的电路 。主要参考书 ·分类： 《数字逻辑与数字系统》白中英主编科学出版社 组合逻辑 《数字逻辑》蒋大宗等主编电子工业出版社 数字电路 同步逻辑电路 《数字逻辑应用与设计》李书浩等译机械工业出版社 时序逻辑 异步逻辑电路 Digital Design Principles and Practices.by 。研究方法 .F.aker ly,第三版，高等教育出版社（影印版） 。分析 Digital Logic Circuit Analysis Design. ,综合或逻辑设计 byN.P.Nelson..清华大学出版社（影印版） ⊙公工A型 3

3 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字技术的由来 „ 数字电子计算机 – 什么是第五代计算机？ „ 日本的第五代计算机 „ 系统芯片(System-on-a-Chip, SoC) „ 网络芯片(Network on Chip, NoC) UDL UART PCI RAM UDL ROM MPEG CPU DSP SoC 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 摩尔定律 „ Moore's Law：The number of transistors per integrated circuit would double every 18 month. „ 这个论断是在第一块平面集成电路 产生4年以后的1965年做出的。 „ 当时认为这个发展趋势将持续到 1975年。 Intel公司创建人 之一戈登·摩尔 „ 事实上，这个发展规律在目前仍是正确的。 „ 按目前发展趋势，这个规律仍将有效至少20年。 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics Intel微处理器的发展 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 课程专业中的地位 „ 该门课程的先修课程 电路分析基础、模拟电子技术基础 „ 重要的专业基础 „ 涉及后续主要课程 微机原理与应用、单片机原理及应用、超大规模集成电 路设计及EDA技术、FPGA系统设计、嵌入式系统设计、集 成电路制造技术基础等 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 数字电路的种类和研究方法 „ “数字电路”含义 研究数值的逻辑加工和运算的电路 „ 分类： 数字电路 组合逻辑 时序逻辑 同步逻辑电路 异步逻辑电路 „ 研究方法 „ 分析 „ 综合或逻辑设计 电子科学与应用物理学院 School of Electronic Science & Applied Physics 教材和参考书 „ 教材： 《数字电子技术基础》第五版 阎石 主编 高等教育出版社 „ 主要参考书 《数字逻辑与数字系统》 白中英 主编 科学出版社 《数字逻辑》 蒋大宗等 主编 电子工业出版社 《数字逻辑应用与设计》李书浩等译 机械工业出版社 Digital Design Principles and Practices, by J. F. Wakerly，第三版，高等教育出版社（影印版） Digital Logic Circuit Analysis & Design, by N. P. Nelson, 清华大学出版社（影印版）