數(shù)字系統(tǒng)發(fā)展及基本概念

1、計算機發(fā)展及數(shù)字電子技術(shù)基本概念西安交通大學西安交通大學 電氣工程學院電氣工程學院 寧改娣寧改娣2/30Digital Logic Circuit第第1 1章章l1.1 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展l1.2 微處理器、微控制器及嵌入式處理器微處理器、微控制器及嵌入式處理器l1.3 數(shù)字電子技術(shù)基本概念數(shù)字電子技術(shù)基本概念l1.4 數(shù)字電子技術(shù)的重要性數(shù)字電子技術(shù)的重要性2022-7-53/30Digital Logic Circuit1.1 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展l 計算機是數(shù)字電路的代表，其發(fā)展基本由電子器件推動。計算機是數(shù)字電路的代表，其發(fā)展基本由電子器件推動。l 真空電子管計算機真空電子管

2、計算機1946.21955.10 ENIAC服役服役9年年2022-7-54/30Digital Logic Circuit1.1 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展（續(xù)）（續(xù)）l 晶體管計算機晶體管計算機l 1960年，晶體管代替電子管年，晶體管代替電子管的的第二代第二代計算機出現(xiàn)在計算機出現(xiàn)在商業(yè)領(lǐng)商業(yè)領(lǐng)域、大學和政府部門的計算機。域、大學和政府部門的計算機。l 配備配備:打印機、磁帶、磁盤、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等。打印機、磁帶、磁盤、內(nèi)存、操作系統(tǒng)等。l 語言：語言：出現(xiàn)出現(xiàn)COBOL和和FORTRAN等高級語言，以單詞、等高級語言，以單詞、語句和數(shù)學公式代替了含混晦澀的二進制機器碼。語句和數(shù)學公式代替

3、了含混晦澀的二進制機器碼。l 新的職業(yè)新的職業(yè)出現(xiàn)：出現(xiàn)：程序員、計算機系統(tǒng)專家程序員、計算機系統(tǒng)專家等等由此誕生。由此誕生。2022-7-55/30Digital Logic Circuit1.1 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)）2022-7-5l 集成電路集成電路計算機計算機6/30Digital Logic Circuit1.1 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展 （續(xù)）（續(xù)）l 第四代量子、光子、生物等未來計算機第四代量子、光子、生物等未來計算機 l “電子電子”計算機從真空管、晶體管、集成電路、超大規(guī)模計算機從真空管、晶體管、集成電路、超大規(guī)模集成電路，集成電路，開關(guān)開關(guān)元件元件尺寸尺寸

4、越做越小，然而由于量子效應的越做越小，然而由于量子效應的存在，集成電路技術(shù)現(xiàn)在正逼近其極限（存在，集成電路技術(shù)現(xiàn)在正逼近其極限（0.2nm的工藝的工藝）l 基本單元基本單元-量子比特（量子比特（q-bit）可代表多個數(shù)，大數(shù)因可代表多個數(shù)，大數(shù)因式分解式分解ms級。目前計算機難以短期實現(xiàn)。級。目前計算機難以短期實現(xiàn)。l 光子計算機光子計算機光子比電子快，存儲量大，能量消耗小。光子比電子快，存儲量大，能量消耗小。l 生物計算機生物計算機即脫氧核糖核酸（即脫氧核糖核酸（DNA）分子計算機）分子計算機。蛋蛋白質(zhì)分子白質(zhì)分子比電子元件小很多；生物芯片具有并行處理能力比電子元件小很多；生物芯片具有并行處

5、理能力（快（快10萬倍）；一旦故障可自我修復；具有生物活性，能萬倍）；一旦故障可自我修復；具有生物活性，能夠與人體大腦和神經(jīng)系統(tǒng)相連。夠與人體大腦和神經(jīng)系統(tǒng)相連。2022-7-57/30Digital Logic CircuitlCentral Device of a multi chip Micro Computer System CPU(ALU、Reg)lTwo basic architectures:“Von Neumann“- Architecture“Harvard“ Architecturel“Von Neumann” - Architecture:Shared memory sp

6、ace between code and dataShared memory busses between code and datal“Harvard” Architecture:Two independent memory spaces for code and dataTwo memory bus systems for code and data?1.2 微處理器、微控制器及嵌入式處理器微處理器、微控制器及嵌入式處理器1 1、Microprocessor(Microprocessor(P)P)或或Microprocessor UnitMicroprocessor Unit（MPUMPU

7、）微處理器）微處理器: :P P如如Intel的的CPU（Intel 80 x86）CPU存儲器存儲器（數(shù)據(jù)和指令）（數(shù)據(jù)和指令）數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu)CPU程序存儲器程序存儲器（或（或CACHE）數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器DRAM數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線地址總線地址總線雙口雙口RAM 哈佛結(jié)構(gòu)（改進型）哈佛結(jié)構(gòu)（改進型）8/30Digital Logic Circuit1 1、Microprocessor (Microprocessor (P) P) 微處理器特點：微處理器特點：l多采用馮多采用馮. .諾依曼結(jié)構(gòu)；諾依曼結(jié)構(gòu)；l普遍沒有普遍

8、沒有DMADMA通道控制器、定時器等外設(shè)；通道控制器、定時器等外設(shè)；l普遍沒有通用存儲器及接口和普遍沒有通用存儲器及接口和IOIO接口，比如接口，比如，微機原理學習的微機原理學習的Intel8088/8086Intel8088/8086，需要，需要244/245/373244/245/373構(gòu)成構(gòu)成BUSBUS；Intel8087Intel8087浮點運算浮點運算協(xié)處理器，協(xié)處理器，8255PPI8255PPI、8253/8254Timer8253/8254Timer、8237DMA8237DMA、中斷控制器中斷控制器82598259、8250/82518250/8251串行串行通信接口等。通

9、信接口等。l普遍功耗較大，如普遍功耗較大，如IntelIntel的的CPUCPU多在多在2020100W100W，PowerPCPowerPC最小也要最小也要5 510W10W。9/30Digital Logic Circuit1、Microprocessor (Microprocessor (P) P) 微處理器構(gòu)成的典型系統(tǒng)微處理器構(gòu)成的典型系統(tǒng)l多用于計算機，多用于計算機，Example:Your Desktop PC Micro Computer = Microprocessor(Micro Computer = Microprocessor(P) + P) + Memory + Pe

10、ripheralsMemory + PeripheralsMicroprocessorCode - MemoryData - MemoryClockTimer/CounterAnalogue OutDigital InAnalogue InDigital InMemory BusPeripheral Bus10/30Digital Logic Circuit比如，比如，MCS-51單片機單片機lNothing more than a Micro Computer as a single silicon chip!lGuarantee cost efficient and powerful so

11、lutions for embedded control applicationslOver 200 independent families of C lBoth P Architectures (“Von Neumann” and “Harvard”) are used inside Microcontrollersl多用于實時控制多用于實時控制2、微控制器、微控制器(Microcontroller，C) 或（或（Micro-controller Unit，MCU）11/30Digital Logic Circuit lDSP Core Similar to a Microprocesso

12、r(P), e.g. core of a computing systemlAdditional Hardware Units to speed up computing of sophisticated mathematical operations:Additional Hardware Multiply Unit(s)Additional data memory addresses Arithmetic Unit(s)Additional Bus Systems for parallel accessAdditional Hardware Shifter for scaling and/

13、or multiply/divide by 2nl DSP Similar to a Microcontroller (C) l Include a DSP core + Peripherals l適合于快速數(shù)字處理適合于快速數(shù)字處理Digital Signal Processor Core (DSP Core) DSP核核以及以及DSP12/30Digital Logic Circuitl 狹義上講，嵌入式處理器是一種處理器的狹義上講，嵌入式處理器是一種處理器的IP核（核（Intellectual Property core）l 開發(fā)公司開發(fā)出處理器開發(fā)公司開發(fā)出處理器，本身不生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)讓

14、設(shè)計許可本身不生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可l 主要產(chǎn)品有：主要產(chǎn)品有：ARM（Advanced RISC Machines）公司的）公司的ARM、Silicon Graphics公司的公司的MIPS、IBM和和Motorola聯(lián)合聯(lián)合開發(fā)的開發(fā)的PowerPC。l 從廣義上講，從廣義上講，MPU、MCU、DSP等都叫微處理器等都叫微處理器或嵌入式或嵌入式處理器。處理器。所有相關(guān)課程（微機原理、單片機、所有相關(guān)課程（微機原理、單片機、DSP、嵌入式、嵌入式系統(tǒng)）學習有類似性，系統(tǒng)）學習有類似性，基礎(chǔ)是數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)是數(shù)字電子技術(shù)。 3、嵌入式處理器嵌入式處理器13/30Digital Logic C

15、ircuit1.3 數(shù)字電子技術(shù)基本概念數(shù)字電子技術(shù)基本概念l目前為止的目前為止的數(shù)字世界是數(shù)字世界是0和和1的世界的世界 物質(zhì)基礎(chǔ)決定了物質(zhì)基礎(chǔ)決定了0、1世界世界電子開關(guān)電子開關(guān) 數(shù)字運算規(guī)則簡單數(shù)字運算規(guī)則簡單0、1二進制數(shù)二進制數(shù) 適合邏輯運算適合邏輯運算0、1與與“真真”和和“假假”對應對應 用二進制表示數(shù)據(jù)具有抗干擾能力強，可靠用二進制表示數(shù)據(jù)具有抗干擾能力強，可靠性高等優(yōu)點性高等優(yōu)點。2022-7-514/30Digital Logic Circuit1.3 數(shù)字電子技術(shù)基本概念數(shù)字電子技術(shù)基本概念l模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號2022-7-5模擬信號：在時間上和數(shù)模擬信

16、號：在時間上和數(shù)值上均是連續(xù)的。值上均是連續(xù)的。數(shù)字信號：在時間上和數(shù)字信號：在時間上和數(shù)值上均是離散的。數(shù)值上均是離散的。tV(t)高電平高電平低電平低電平上升沿上升沿下降沿下降沿15/30Digital Logic Circuit 有兩種邏輯體制：有兩種邏輯體制： 正邏輯體制正邏輯體制規(guī)定：高電平為邏輯規(guī)定：高電平為邏輯1，低電平為邏輯，低電平為邏輯0。 負邏輯體制負邏輯體制規(guī)定：低電平為邏輯規(guī)定：低電平為邏輯1，高電平為邏輯，高電平為邏輯0。正邏輯與負邏輯正邏輯與負邏輯數(shù)字信號是一種二值信號數(shù)字信號是一種二值信號高電平和低電平，可以由兩個數(shù)高電平和低電平，可以由兩個數(shù)字來表示（比如，字來

17、表示（比如，1和和0）。如何表示呢？）。如何表示呢？ 邏輯邏輯0 邏邏輯輯0 邏輯邏輯0 邏輯邏輯1 邏輯邏輯1 電源電壓電源電壓為為“強強1”；0V為為“強強0”，實際為一區(qū)域，實際為一區(qū)域2022-7-516/30Digital Logic Circuit模擬信號的二進制數(shù)表示模擬信號的二進制數(shù)表示2022-7-5要將一個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，一般由模數(shù)轉(zhuǎn)換器要將一個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，一般由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。比如，。比如，用用8位位ADC器件，器件，只能由只能由0255共（共（28）個整數(shù)個整數(shù)表示表示。第三個采樣點的模擬值接近。第三個采樣點的模擬值接近5V11111101。1

18、7/30Digital Logic Circuit17模擬信號的優(yōu)點、缺點模擬信號的優(yōu)點、缺點l 優(yōu)點優(yōu)點： 可以可以精確精確表示原表示原信號信號 由于不存在量化誤差，它可以對自然界物理量的真由于不存在量化誤差，它可以對自然界物理量的真實值進行盡可能逼近的描述實值進行盡可能逼近的描述 模擬信號處理比數(shù)字信號處理更簡單。模擬信號的模擬信號處理比數(shù)字信號處理更簡單。模擬信號的處理可以直接通過模擬電路組件（例如運算放大器處理可以直接通過模擬電路組件（例如運算放大器等）實現(xiàn)，而數(shù)字信號處理往往涉及復雜的算法，等）實現(xiàn)，而數(shù)字信號處理往往涉及復雜的算法，甚至需要專門的數(shù)字信號處理器。甚至需要專門的數(shù)字信

19、號處理器。l 缺點缺點： 易受易受干擾干擾，造成，造成信號信號失真失真 不易不易儲存儲存、還原還原及控制及控制 保密性差。比如模擬通信，尤其是微波通信和有線保密性差。比如模擬通信，尤其是微波通信和有線通信，很容易被竊聽。只要收到模擬信號，就容易通信，很容易被竊聽。只要收到模擬信號，就容易得到通信內(nèi)容得到通信內(nèi)容P.42022-7-518/30Digital Logic Circuit18數(shù)字信號的優(yōu)點、缺點數(shù)字信號的優(yōu)點、缺點l 優(yōu)點優(yōu)點：所處理的數(shù)字信號只有兩種取值所處理的數(shù)字信號只有兩種取值( (1 1、0 0）；）；電路抗干擾能力強，信息便于長期存儲電路抗干擾能力強，信息便于長期存儲便于

20、計算機處理、輔助設(shè)計等便于計算機處理、輔助設(shè)計等 保密性好。比如，語音信號經(jīng)保密性好。比如，語音信號經(jīng)ADC后，可以先進后，可以先進行加密處理，再進行傳輸，在接收端解密后再經(jīng)行加密處理，再進行傳輸，在接收端解密后再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換（數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）還原成模擬信號。）還原成模擬信號。l 缺點：缺點： 只能表示只能表示信號信號的近似值的近似值 占用頻帶較寬占用頻帶較寬，比如語音通信比如語音通信 進行模進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時會帶來量化誤差。數(shù)轉(zhuǎn)換時會帶來量化誤差。P.42022-7-519/30Digital Logic Circuit脈沖信號的技術(shù)指標脈沖信號的技術(shù)指標上升時間上升時間tr、下降時間下降時間

21、tf 、占空比占空比q2022-7-5電子電路電兩部分復雜系統(tǒng)包括數(shù)電和模數(shù)電數(shù)字電路模電模擬電路簡稱為以實現(xiàn)計算及操作絡字信號的電子電路或網(wǎng)數(shù)字電子技術(shù)：處理數(shù)絡擬信號的電子電路或網(wǎng)模擬電子技術(shù)：處理模電子技術(shù)模擬電路模擬電路模擬信號模擬信號模擬信號模擬信號數(shù)字電路數(shù)字電路數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字系統(tǒng)基本框架數(shù)字電路分類組合邏輯電路組合邏輯電路基本單元基本單元“門門”時序邏輯電路時序邏輯電路基本單元基本單元“觸發(fā)器觸發(fā)器”23/30Digital Logic Circuit門電路門電路l 能實現(xiàn)邏輯運算的電路稱為門電路（能實現(xiàn)邏輯運算的電路稱為門電路（gate circuits）

22、。）。l 每一種門電路的輸入與輸出之間，都有一定的邏輯關(guān)系。每一種門電路的輸入與輸出之間，都有一定的邏輯關(guān)系。邏輯是指邏輯是指“條件條件”與與“結(jié)果結(jié)果”的關(guān)系。輸入信號反映的關(guān)系。輸入信號反映“條件條件”，輸出反映輸出反映“結(jié)果結(jié)果” 。l 利用門電路利用門電路可以可以組成具有各種邏輯功能的組成具有各種邏輯功能的組合邏輯組合邏輯電路電路。l 除基本除基本“與與”、“或或”和和“非非”門電路之外，常用的門電門電路之外，常用的門電路還有與非、或非、與或非等門電路。所有門電路都有系路還有與非、或非、與或非等門電路。所有門電路都有系列化集成電路產(chǎn)品供選用。列化集成電路產(chǎn)品供選用。2022-7-524

23、/30Digital Logic Circuit觸發(fā)器觸發(fā)器l 觸發(fā)器是具有記憶或存儲觸發(fā)器是具有記憶或存儲1位二值信息的一種邏輯電路。它位二值信息的一種邏輯電路。它有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，可以存儲有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，可以存儲1位二值代碼或數(shù)碼，觸發(fā)器具位二值代碼或數(shù)碼，觸發(fā)器具有以下兩個特點：有以下兩個特點：1）有兩種能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示二進制數(shù)）有兩種能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示二進制數(shù)0和和1或或者二值信息邏輯者二值信息邏輯0和邏輯和邏輯1；2）在適當觸發(fā)信號作用下，電路可從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另）在適當觸發(fā)信號作用下，電路可從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定狀態(tài)；當觸發(fā)信號消失后，電路能夠保

24、持現(xiàn)有狀一種穩(wěn)定狀態(tài)；當觸發(fā)信號消失后，電路能夠保持現(xiàn)有狀態(tài)不變。態(tài)不變。2022-7-525/30Digital Logic Circuit基本電路元件基本電路元件:晶體三極管晶體三極管場效應管場效應管集成運算放大器集成運算放大器基本模擬電路基本模擬電路: 信號放大及運算信號放大及運算 (信號放大、功率放大）信號放大、功率放大） 信號處理（采樣保持、電壓比較、有源濾波）信號處理（采樣保持、電壓比較、有源濾波） 信號發(fā)生（正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、信號發(fā)生（正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、）2022-7-525/ #模擬電路研究的問題模擬電路研究的問題26/30Digital Logic Cir

25、cuit基本電路元件基本電路元件 門電路門電路 觸發(fā)器觸發(fā)器基本數(shù)字電路基本數(shù)字電路 組合邏輯電路（不具備記憶功能）組合邏輯電路（不具備記憶功能） 時序電路（寄存器、計數(shù)器、脈沖發(fā)生器、時序電路（寄存器、計數(shù)器、脈沖發(fā)生器、 脈沖整形電路）脈沖整形電路） 可編程邏輯器件（可編程邏輯器件（PLD） 存儲器、存儲器、 A/D轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器其底層是半導體器件其底層是半導體器件2022-7-526/ #數(shù)字電路研究的問題數(shù)字電路研究的問題27/30Digital Logic Circuit數(shù)字電路特點總結(jié)數(shù)字電路特點總結(jié) 電路結(jié)構(gòu)簡單，便于集成化電路結(jié)構(gòu)簡單，便于集成化 可靠性、穩(wěn)

26、定性和抗干擾能力強可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力強 數(shù)字運算的可重復性好數(shù)字運算的可重復性好 可完成數(shù)字運算和邏輯運算、信號存儲等可完成數(shù)字運算和邏輯運算、信號存儲等 容易采用計算機輔助設(shè)計容易采用計算機輔助設(shè)計 有可能通過編程改變芯片的邏輯功能有可能通過編程改變芯片的邏輯功能PLDPLD2022-7-528/30Digital Logic Circuit1.4 數(shù)字電路課程的重要性數(shù)字電路課程的重要性 是一門是一門電類專業(yè)必修電類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，的專業(yè)基礎(chǔ)課程，這門課程的掌握情況這門課程的掌握情況直接關(guān)系到其它專業(yè)課程的學習和科研訓練。直接關(guān)系到其它專業(yè)課程的學習和科研訓練。l 是是單片

27、機、微型計算機原理單片機、微型計算機原理的的先修課程先修課程l 是是走進數(shù)字時代的第一入門課程走進數(shù)字時代的第一入門課程大轉(zhuǎn)折性課程大轉(zhuǎn)折性課程l 是很多院校某些專業(yè)是很多院校某些專業(yè)考研考研課程課程l 數(shù)字電路是數(shù)字電路是實踐性很強實踐性很強的一門課程。數(shù)電實驗的一門課程。數(shù)電實驗是非常非是非常非常重要的一個學習環(huán)節(jié)，所以作為單獨的一門課程常重要的一個學習環(huán)節(jié)，所以作為單獨的一門課程，不及格，不及格要重修實驗。要重修實驗。2022-7-529/30Digital Logic Circuit數(shù)字電路課程學時分配數(shù)字電路課程學時分配l課程和實驗是教學計劃中的2門課l數(shù)字電子技術(shù) ：56 學 分：

28、3l電子技術(shù)實驗1：24 學 分：1.5l上課及實驗教材：禁止盜版、嚴禁復印教材2022-7-530/30Digital Logic Circuit課堂教學考核形式課堂教學考核形式l平時成績（平時成績（20）l上課到課率上課到課率l作業(yè)（師生的一種溝通方式）作業(yè)（師生的一種溝通方式）l閉卷考試（閉卷考試（80）2022-7-531/30Digital Logic Circuit 每個學生都有自己的學習方法，個人建議：每個學生都有自己的學習方法，個人建議： 抓住重點抓住重點 重視實踐重視實踐: :電子技術(shù)課程的實踐性很強，掌握基本理電子技術(shù)課程的實踐性很強，掌握基本理論知識，訓練設(shè)計、組裝、測試

29、和排查故障等能力。論知識，訓練設(shè)計、組裝、測試和排查故障等能力。 注意培養(yǎng)自學能力注意培養(yǎng)自學能力: :電子技術(shù)是一門迅速發(fā)展的學科，電子技術(shù)是一門迅速發(fā)展的學科，必須靠不斷學習，才能跟上發(fā)展步伐。必須靠不斷學習，才能跟上發(fā)展步伐。 重視課堂重視課堂: :歡迎舉手討論，班干部多溝通維持紀律歡迎舉手討論，班干部多溝通維持紀律 按時完成作業(yè)按時完成作業(yè)，嚴格按照規(guī)定時間交作業(yè)。，嚴格按照規(guī)定時間交作業(yè)。 課程學習方法課程學習方法2022-7-531/ #32/30Digital Logic Circuit不論數(shù)字系統(tǒng)的復雜程度如何，規(guī)模大小怎樣，不論數(shù)字系統(tǒng)的復雜程度如何，規(guī)模大小怎樣，基本內(nèi)容是

30、一樣的?；緝?nèi)容是一樣的。本教材從數(shù)字系統(tǒng)基礎(chǔ)的數(shù)本教材從數(shù)字系統(tǒng)基礎(chǔ)的數(shù)制和碼制的介紹入手，制和碼制的介紹入手，逐步逐步引領(lǐng)引領(lǐng)大家大家向數(shù)字系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)的深一層次邁進，掌握以的深一層次邁進，掌握以“PLD+MCU”為核心為核心的兩片數(shù)字控制系統(tǒng)。的兩片數(shù)字控制系統(tǒng)。下堂課程討論作業(yè)：思考題下堂課程討論作業(yè)：思考題1.11.42022-7-5THE END33/30Digital Logic Circuit2022-7-534/30Digital Logic Circuit 模擬模擬與數(shù)字電路比較與數(shù)字電路比較2022-7-534/ #35/30Digital Logic Circuit模

31、擬模擬與數(shù)字電路比較與數(shù)字電路比較2022-7-535/ #36/30Digital Logic Circuit36模擬模擬與數(shù)字電路比較與數(shù)字電路比較信號處理方式的比較信號處理方式的比較比較因素比較因素模擬方式模擬方式數(shù)字方式數(shù)字方式修改設(shè)計的修改設(shè)計的靈活性靈活性修改硬件設(shè)計，或調(diào)整硬件參數(shù)修改硬件設(shè)計，或調(diào)整硬件參數(shù)元器件少、改變軟件設(shè)置元器件少、改變軟件設(shè)置精度精度元器件精度、老化、電源波動元器件精度、老化、電源波動A/DA/D的位數(shù)和計算機字長，算法的位數(shù)和計算機字長，算法可靠性和可可靠性和可重復性重復性受環(huán)境溫度、濕度、噪聲、電磁場、受環(huán)境溫度、濕度、噪聲、電磁場、大量連線等的干擾

32、和影響大大量連線等的干擾和影響大不受這些因素的影響不受這些因素的影響大規(guī)模集成大規(guī)模集成盡管已有一些模擬集成電路，但品種盡管已有一些模擬集成電路，但品種較少、集成度不高、價格較高較少、集成度不高、價格較高DSPDSP器件體積小、功能強、功耗小、器件體積小、功能強、功耗小、一致性好、使用方便、性能一致性好、使用方便、性能/ /價格價格比高比高 實時性實時性除開電路引入的延時外，處理是實時除開電路引入的延時外，處理是實時的的 由計算機的處理速度決定由計算機的處理速度決定FPGAFPGA高頻信號的高頻信號的處理處理可以處理包括微波毫米波乃至光波信可以處理包括微波毫米波乃至光波信號號按照奈準則的要求，

33、受按照奈準則的要求，受S/HS/H、A/DA/D和處和處理速度的限制理速度的限制2022-7-5/ #37/30Digital Logic Circuit邏輯門電路邏輯門電路布爾代數(shù)布爾代數(shù)具有開關(guān)特性的半導體器件具有開關(guān)特性的半導體器件組合邏輯電路組合邏輯電路時序邏輯電路時序邏輯電路脈沖產(chǎn)生和整形電路可編程邏輯電路ADCADC、DACDAC2022-7-537/ #38/30Digital Logic CircuitEDA技術(shù)以計算機為基本工具、借助于技術(shù)以計算機為基本工具、借助于軟件設(shè)計平臺，自動完成數(shù)字系統(tǒng)的邏軟件設(shè)計平臺，自動完成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合、布局布線、仿真等工作。最后輯綜合、布

34、局布線、仿真等工作。最后下載到下載到PLD芯片，實現(xiàn)方案。芯片，實現(xiàn)方案。1、設(shè)計：、設(shè)計：在計算機上利用軟件平臺進行設(shè)計在計算機上利用軟件平臺進行設(shè)計設(shè)計方法設(shè)計方法原理圖設(shè)計原理圖設(shè)計HDL語言設(shè)計語言設(shè)計狀態(tài)機設(shè)計等狀態(tài)機設(shè)計等 EDA技術(shù)：技術(shù)： Electronic Design Automation 基于基于PLD的的EDA2022-7-538/ #39/30Digital Logic Circuit2、仿真、仿真3、下載、下載4、驗證結(jié)果、驗證結(jié)果實驗板實驗板下載線下載線2022-7-539/ #40/30Digital Logic Circuit設(shè)計方法的變化設(shè)計方法的變化l

35、傳統(tǒng)設(shè)計方法傳統(tǒng)設(shè)計方法 用教材介紹的用教材介紹的7474系列等數(shù)字通用集成電路來實現(xiàn)系列等數(shù)字通用集成電路來實現(xiàn)系統(tǒng)化分系統(tǒng)化分 子系統(tǒng)設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計 原理圖原理圖 調(diào)試調(diào)試 焊接元器件焊接元器件 制版制版 PCBPCB 在實際使用中還存在一定的局限性，這就是它只適用于電路，而不適用于系統(tǒng)。在實際使用中還存在一定的局限性，這就是它只適用于電路，而不適用于系統(tǒng)。如果一個數(shù)字系統(tǒng)有多個外部輸入和幾十個、幾百個甚至上千個記憶單元，如果一個數(shù)字系統(tǒng)有多個外部輸入和幾十個、幾百個甚至上千個記憶單元，再用真值表、狀態(tài)表等工具來描述它、分析它、設(shè)計它，顯然是不適當?shù)?，再用真值表、狀態(tài)表等工具來描述它、分析它、設(shè)計它，顯然是不適當?shù)?，也是無能為力的。也是無能為力的。l 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法 采用可編程集成電路采用可編程集成電路( (如可編程邏輯器件如可編程邏輯器件PLD)PLD)來實現(xiàn)。由于可編程邏輯來實現(xiàn)。由于可編程邏