数字逻辑设计Digital Logic Design.pdf

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课程代码：00831730

数字逻辑设计 Digital Logic Design佟冬 Microprocessor R&D Center tongdong@/courses/digital/2004fall1

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欢迎进入数字世界！

数字逻辑设计——绪论

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课程介绍课程名称：数字逻辑设计课程类型：本科生必修课学生专业：计算机和微电子学时与学分：48学时/16周，3学分主讲教师：佟冬办公室地址：理科楼群1# 1818房间电话：62765828/9-802

预备知识：数学，物理，逻辑数字逻辑设计——绪论3

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授课方式授课时间周一(双周) 8:00-9:50(电教112 )周四(单双周)10:10-12:00(电教112)

课程网址/courses/digital/2004fall

答疑时间E-mail答疑平时答疑：和助教联系具体的时间考试答疑数字逻辑设计——绪论4

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教材和参考书教材Digital Logic Circuit Analysis& Design, by N. P. Nelson,清华大学出版社(影印版)

主要参考书数字逻辑应用与设计，by J. M. Yarbrough,机械工业出版社(中文版) Digital Design Principles and Practices, by J. F. Wakerly,第三版，高等教育出版社 (影印版)数字逻辑设计——绪论5

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课程考核作业和课程参与(20%)必须使用作业本

考试(80%)期中考试(30%)期末考试(50%)

相关的实验课程数字逻辑实验

数字逻辑设计——绪论

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助教孙含欣sunhanxin@

冯毅fengyi@

王逵wangkui@

林桦linhua@

邮件组：dita@电话：62765828/9数字逻辑设计——绪论7

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课程结构概述基础理论知识数字系统和编码布尔代数基础数字电路基础

数字电路分析与设计组合电路分析与设计同步时序电路分析与设计异步时序电路分析与设计可编程逻辑器件介绍存储器件介绍数字逻辑设计——绪论8

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学习收获掌握数字电路设计的基础理论了解实现数字电路的工艺器件原理掌握数字电路的分析方法重点掌握数字电路设计方法和实现方法培养对硬件设计的兴趣了解数字系统设计的近况了解用可编程器件实现数字电路的方法数字逻辑设计——绪论

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计算的历史(硬件部分)

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计算和计算机计算(Compute)To determine by mathematics, especially by numerical methods.

计算机(Computer)A computer is a device capable of solving problems or manipulating information, according to a prescribed sequence of instructions(or program), using some mechanical or electrical process.(教材)数字逻辑设计——绪论11

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构造计算机的装置电子装置处理器存储器

机械装置用于磁盘读写的寻道手臂

光学装置CDROM

数字逻辑设计——绪论

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计算的历史计算机历史只有50年多年？不对！数字电子计算机的历史只有50多年！计算机革命发生在过

去的50多年中而且还正在进行

计算和计算机的历史源远流长……把握历史时间、地点、人物重要事件计算的历史伴随着计算机的发展和器件的发展

数字逻辑设计——绪论

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数字的出现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

Digit的词义人的手指或脚趾指宽阿拉伯数字符号从0到9中的任意一个用于计算系统中的符号数字逻辑设计——绪论14

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早期的计算用具计算的出现计算的需求原始的计算方法最早的“计算机”——算盘(按位记数法)

1612-1614 John Napier对数的发明数字和带数字的木条进行计算

计算尺

数字逻辑设计——绪论

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机械计算器具1642-1643 Blaise Pascal加法机

19世纪Charles Babbage齿轮差分机(difference engine)构思了一台由存储装置和算术装置组成的机器由于工艺水平的限制没有最终实现第一台计算机数字逻辑设计——绪论16

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数字计算机的数学基础1850s, 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

“An investigation into the Laws of Thought” 1938s, Claude Elwood Shannon将布尔代数和硬件开关相联系第一次提出bit(比特)

“A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits(1938)” Master thesis in MIT.1941香农加入AT&T Bell实验室“The mathematical theory of communication”, 1948数字逻辑设计——绪论17

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二进制的早期应用1844 Samuel Morse电报编码和解码

航海信号灯信号灯的开和关表示信息

1876 Alexander Bell电话AT&T公司电话开关网络的发展继电器(relay)的应用数字逻辑设计——绪论18

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继电器(机电计算机)Konrad Zuse’s Z-1 (1935) 1937,Howard Aiken Model-K 1937,George Slibitz of Bell Laboratory使用继电器设计自动计算器

1944, IBM/Harvard Mark-I

数字逻辑设计——绪论

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真空管(第一代数字电子计算机)1904 John A Fleming diode vacuum tube 1906 Lee de Forest three-electrode vacuum tube第一台数字电子计算机-ENIAC18000个真空管(电子管)

Presper Eckert John Mauchly数字逻辑设计——绪论

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晶体管(第二代数字电子计算机)1947.12.23 Bell LabsJohn Bardeen Walter Brattain William Shockley发明晶体管(Transistor) 1956年诺贝尔物理学奖

1951 William Shockley invents the junction transistor(结型晶体管). 1954 Texas Instrumentssilicon transistor.数字逻辑设计——绪论21