[信息与通信]第1章数字逻辑与可编程逻辑的基础知识.ppt

EDA设计技术是指以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以硬件描述语言为设计语言，以可编程逻辑器件为载体，以ASIC和SOC芯片为设计目标，以电子设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。 第1章 数字逻辑与可编程逻辑的基础知识 1.1 数字逻辑设计基础 1.2 数字逻辑系统基本构成原理 1.3 现代数字系统设计的基本要素 1.4 现场可编程逻辑器件技术的演进 1.1 数字逻辑设计基础 1.1.1 二进制与逻辑代数 二进制数制系统是数字设计的基础， 它是以2为基数的计数体制， 因而有两个数码“0”和“1”。 二进制数码不仅可以表示数量的大小， 像十进制数那样进行算术运算， 还可以表示两种不同的逻辑状态， 如开关的接通和断开、 电平的高和低、 真和假、 命题的正确与否等， 进行逻辑运算。 当二进制数用于表示逻辑状态时， 二进制数不再表示数值上的大小， 数与数间的运算也不再是普通代数中的数值运算， 而是对逻辑变量的逻辑运算。 逻辑代数正是描述这些逻辑关系的一种数学方法。 逻辑代数又称为布尔代数， 其最基本的运算有与、 或、 非三种， 有八个基本定律、五个常用公式和三个基本运算规则。 1. 与运算 只有当决定事务结果的全部条件同时具备时， 结果才会发生， 这样的因果关系称为与逻辑。 逻辑函数表达式为  Y=A·B 只有当输入A和B都为“1”时, 逻辑输出Y才为“１”, 其他情况都为“0”, 即“全1出1, 有0出0”。 2. 或运算 在决定事物结果的诸条件中只要有一个满足, 结果就会发生, 这样的逻辑关系称为或逻辑。逻辑函数表达式为 Y=A+B 只要逻辑输入A或B中有一个为“1”， 输出Y就为“1”, 而当输入全为“0”时, 输出才为“0”, 即“有1出1， 全0出0”。 3. 非运算 决定事物的条件具备了， 结果却不发生， 而此条件不具备时， 结果一定发生， 这样的因果关系叫非逻辑。 逻辑函数表达式为 1.1.2 用二进制字表示数据 一个二进制位只允许描述两种可能的值， 所以单位的二进制变量本身的应用是很有限的， 但可以通过将二进制定义为合适的组合方式， 用二进制字来表示想要表示的任何事物。 这是用二进制数来解决现实问题的关键所在。 例如, 有N个二进制位的二进制字 Info=XN-1XN-2XN-3…X2X1X0 具有2N种可能组合， 就可以表示2N种不同的情形， 也即数据信息。 为方便起见， 引进一些术语来处理二进制数组。 一组二进制数通常被称为字， 而不考虑它使用的二进制数的位数。 上面的Info是用N位二进制位表示的字。 根据系统的不同， 一个字中位（bit）数可能很重要， 也可能不重要。 在微计算机领域， 字节指的是8 bit字。 讨论二进制系统时， 我们经常引进一些2的幂次方的缩写， 概括如图1-1所示。 编码：把现实情形表达成数字系统可以识别的 “0”、 “1” 代码 m种情形， 需要的二进制位为n， 则n为满足关系?2n≥m 的最小正整数。 数字系统处理完后， 信息是以“0”、 “1”代码的形式输出的。 要把处理结果返回给现实世界。 解码：就必须要将这些信息重新翻译成为人们可以理解的现实语言。 eg： 当要用二进制字来表示红绿灯的通断状态时， 可以采用两位二进制数D=D0D1来表示， 定义D0位表示红绿灯， D1位表示通断状态， 则编码如下： 00——红灯亮 01——红灯熄 10——绿灯亮 11——绿灯熄 1.1.3 单元与层次 层次设计方法：采用最基本的简单数字单元来构成较复杂的单元。 单元的概念 三个二进制输入变量A、 B、 C， 根据我们的设计要求， 构造相应的函数关系后， 产生的输出函数为f(A, B, C)。 单元的输入和输出点称为端