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数字电路与逻辑设计 第1章 数字逻辑基础 1.1 引论 1.1.1 数字电路的由来及发展 1.1.2 模拟/数字信号 两类物理量：一类称为模拟量(Analog Quantity)，有时间和数值都连续变化。 另一类称为数字量(Digital Quantity)，在时间上还是在数值上都是离散变化的。 数字电路中数字信号的取值只有“0”和“1”，描述两种完全对立的状态，数字信号一个“0”或“1”的持续时间称为一拍，即1比特（bit）。 数字信号有两种传输波形，一种称为电位型，另一种称为脉冲型。 电位型数字信号是以一个节拍内信号是高电平还是低电平来表示“1”或“0”， 也称为不归零型（NonReturnZero,NRZ）数字信号。 而脉冲型数字信号是以一个节拍内有无脉冲来表示“1”或“0”，也称为归零型（ReturnZero,RZ）数字信号。如图1-1所示。 1.1.3 数字电路的特点 1. 精度高 2. 可靠性高 3. 容易处理信息 4. 必威体育官网网址性 5. 快速 6. 经济性 1.1.4 数字集成电路的分类 按规模的大小， 集成电路可分为以下几种。 （1）小规模集成电路(Small Scale Integration，SSI)： 指一个芯片上具有少于12个逻辑门的数字集成电路。 （2）中规模集成电路(Medium Scale Integration，MSI)： 指一个芯片上逻辑门数目介于12～99之间的数字集成电路。 （3）大规模集成电路(Large Scale Integration，LSI)： 指一个芯片上逻辑门数目介于99～2999之间的数字集成电路。 （4）超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，VLSI)： 指一个芯片上逻辑门数目介于3000～99999之间的数字集成电路。 （5）特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integration，ULSI)： 指一个芯片上逻辑门数目超过100000的所有数字集成电路。到2006年，一个芯片上已可集成2亿个晶体管。 按应用，集成电路可分为以下几种。 （1）通用型集成电路  （2）专用性集成电路（ApplicationSpecific IC，ASIC） （3）可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD） 按有源器件及工艺类型的不同，集成电路可分为以下几种。 (1)双极型晶体管集成电路  (2)单极型MOS集成电路 (3)双极与MOS混合集成电路 1.2 数制和编码 1.2.1 数制 数制是计数进位制的简称，常用的数制有：十进制、二进制、八进制和十六进制。有基数(radix）和位权值(weight)两个基本概念。基数是指表示计数进位制所用字符或数码的个数，位权值是指数制中每个数位对应的位值。 1. 十进制 十进制(Decimal Number System)。十进制有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共10个基本数码，其基数为10，遵循的计数规则是“逢十进一，借一当十”。第n位十进制整数的位权值是10n-1，第m位十进制小数的位权值是10-m。可以用位权值展开的方法描述一个十进制数。 （536.9）10＝5×103-1＋3×102-1＋6×101-1＋9×10-1 任意一个形如dn-1dn-2…d1d0·d-1…d-m的十进制数N10都可按位权展开为： N10＝dn-1×10n-1＋dn-2×10n-2＋…+d1×101＋d0×100+ d-1×10-1+…+ d-m×10-m = 2. 二进制 二进制(Binary Numder System)。二进制只有0，1两个基本数码，其基数为2，遵循的计数规则是“逢二进一，借一当二”。第n位二进制整数的位权值是2n-1，第m位二进制小数的位权值是2-m。 同样，任意一个二进制数N2都可按位权展开为： 二进制具有如下的优点。 （1）数字系统常采用具有两个稳定开关状态的开关元件的状态来表示“0”和“1”这两个计数符号。 例如，继电器的通与断，触发器的饱和与截止等。在电路技术和工程实现上都非常容易获得这些元件，而且它们可靠性很高，抗干扰能力很强。 （2）二进制运算