当前课程知识点：电子信息科学与技术导引(1) > 第四讲：比特与逻辑 > 第八节 与数字电路的关系 > 第八节 与数字电路的关系
那么比特和逻辑我们看到
它用一种规范的方式具有
了很强的处理和
表达能力有了
这个结果之后看看
比特与逻辑与数字电路的
关系就是我们前头
老师介绍的电路上
怎样用比特与逻辑来实现它
那么这方面一个奠基性的
工作呢也是由信息领域
很著名的学者香农提出来的
他非常年轻大家看
这个照片这是他硕士期间
完成的硕士论文在
mit完成的就是
我们如何利用电子开关
来实现布尔运算和
二进制的加减乘除
这是他的硕士论文
实际上这篇论文就
奠定了数字技术的
基础那么这篇论文的
最核心的结论是什么呢
任何一个多元的布尔函数
通过一系列的化解我们都
可以把它表示成与或非的
形式这是它一个重要的
结论然后呢他把这个
结论再进一步推广
与或非呢这些运算都
可以用基础的开关来
实现那么通过这样
一些推理呢奠定了
我们整个数字电路的
基础也就是说复杂的
布尔函数都可以通过
基本的与或非运算来
实现那么这个实现是
通过逻辑来实现的
我们前头讲了数字电路
稍微回顾一下我们看
这个图我们可以看到
典型的与非门那么
这个与非门如果
我们把它做到芯片上
形成一个最标准的
芯片74hc00这是
标准的与非门芯片
那么实际上呢逻辑门
除了与非门之外前头
讲过还有与门或
门非门异或门等等
这样一些基本的功能呢
如果我们用电路实现了
以后它就可以实现各种
各样复杂的运算了
那么实际上的系统呢
也是这样实现的
那么这样这是一个
标准的ti的单门逻辑叫
74lvct08那么它实现的
是一个标准的与门的
功能那么实际上呢
ti呢还有其他的
各种各样的逻辑
那么通过这些逻辑呢
组合链接可以实现
我们所需要的指定的
逻辑功能那么有了
这些基础单元之后呢
我们稍微深一步
我们介绍一下
逻辑电路里第一个
分类或者说最基本的
分类叫组合逻辑电路
什么叫组合逻辑电路呢
它的最基本的定义是
输出是输入逻辑变量的
函数而且它的输出和
输入是一一对应的
也就是说当前的
输入变量取值决定
当前的输出它和
历史没有关系也就说
我的输出只跟当前有
关系和他的历史是
没有关系的也就是说
它是一个没有记忆的
一个电路我们用
这样一个框图来代表
输入和输出的
关系z呢就等于fx12xn
那么如何理解它呢
我们举一个简单的
逻辑电路的例子
我们的输入是什么呢
abcd输出是什么呢
y2y1y0我们看到呢
他中间呢有这种
非与非这两种呢
组合起来形成了
一个逻辑关系
那么我们仔细看这张图
来分析它的功能的话
我们采用最原始的
方法我们采用增值表来
分析输入和输出之间的
关系呢就会得到以下的
这样一个增值表如果
我们把dcba列为输入
y2y1y0列为输出的话
我们很容易得到以下的
增值表那么看到当
他输入都为0的时候
我们得到001输入为
0001的时候呢输出是
001等等最后呢如果
输入为111输出呢是100
稍微看一下分析他的
规律可以看到当输入
如果我们把他理解为
2进制的话当dcba是
0到5 的时候y0＝1 当
输入6到10的时候
y1＝1当输入是11到
15的时候y2＝1很容易
就发现这是与一个取值
范围大小的判断器那么
这样一个判断器呢就
可以通过上面的门电路
来组合实现这样一个功能
也就是说这些复杂的
逻辑功能没有什么
深奥的原理就是通过
这种门的组合来实现
也就是我们前头讲的
比特和逻辑的这些运算
那么有了组合逻辑呢
我们再看一个例子
我们看到经常在手机上
用到的一个台门会不停的
走这个台门除了合我输入
摁件相关呢它自己还会
不挺地走那么这里呢
我们引入一个时序逻辑的
概念也就是说函数值
它的输出不仅跟当前的
输入有关不仅跟你的
按有关还跟本身的状态
有关它记得现在走了
多少时间了这就是
时序电路最基本的定义
它具有了自身的状态有了
记忆那么我们看一下它的
正规化的定义时序逻辑电路
的状态跟过去的输入有
关它需要引入记忆单元来
记录状态这就是我们前头
电路里所讲的触发器和
存储器的概念而且呢
由于时序电路有了
这种记忆单元它时间
会被引入进来也就是说
这种记忆单元需要有
时钟来触发它那么这样呢
我们利用比特呢同样就能
表示状态了那么我们通过
组合电路呢来实现状态的
转换通过这种比特组合逻辑
记忆元件的这些组合呢
就构成了时序逻辑电路
那么实际上呢数字电路
就是由组合逻辑时序
逻辑两种电路构成的
我们看一个最简单的
例子就是这个计数器
如果我们打开这个
计数器里头的逻辑图
我们看到有触发器
各种各样的逻辑门那么
这样的一个芯片呢就构成了
我们经典的74hc161
它是一个4bit的同步
计数器那么实际上呢
我们还可以通过组合逻辑
和时序逻辑构成更为
复杂的控制器累加器等等
甚至于我们更为复杂的系统
我们看一个现在最常见的
电子计算机系统那么
它包括什么呢输入设备输出
设备那么它的主机里呢
包括存储器运算器和
控制器其中的运算器
海外控制器就构成了
我们的cpu这些东西呢
我们在下一讲里会有更为
详细的介绍那么这一讲呢
就告诉你这样一个
数字计算机它的基础单元
是什么就是我们讲的
组合逻辑时序逻辑那么
它的运行的奥秘呢就是
我们说的比特与逻辑
那么如果我们把数字系统
嵌入到更为复杂的电路里
要和外界这种模拟的
输入输出相接触的话
我们还会引入电路中的
模拟数字转换器和
数字模拟转换器就是
我们常说的adc和dac
那么这样呢就通过
数字逻辑数字这个
逻辑系统和模式转换就
构成一个真实的电路或者
说我们实际用到的
系统那么数字电路的
特点在什么呢我们回过头
再把这个手机刚才我们讲课的
最开头的手机拿回来我们
看到这个芯片里头运行的
大多数信号都是01比特的
信号它运行它支配的
规律这些逻辑的规律在
变换数字电路的
特点在什么
为什么要采用这样
一个基本规律来支配
我们电路的运行来
解决丰富的媒体信息呢
就在于数字电路功能
非常强大它既可以
完成数字计算也可以
进行逻辑处理第二呢
它的抗噪声抗工艺偏差的
能力非常强非常适合
做高级程度的这种
芯片设计最后呢它可以
有效的支撑存储通信
处理起来都有他独特的
便利的条件因此呢
我们通过比特与逻辑的
讲解可以说为大家揭开了
电子信息系统运行奥秘的
一角实际上我们复杂的
电子信息系统都是通过
比特来表示的通过
逻辑处理来完成
各种信息的
转换处理提取等等
-第一节 序言
--第一节 序言
-第二节 电磁学和分析数学发展史：磁学
-第三节 电磁学与分析数学发展史：静电
-第四节 电磁学和分析数学发展史：动电
-第五节 电子器件的发明及电子技术的发展
-第六节 电磁学的广泛应用
-第七节 电磁系统理论
-第八节 电子科学技术各学科间的关系
-第九节 电子科学技术的学科体系
-第一讲：电磁学与分析数学史概览--第一次作业
-第一节 序言
--第一节 序言
-第二节 电磁场（一）
-第三节 电磁场（二）
-第四节 物质
--第四节 物质
-第五节 电磁场与物质的相互作用：非共振作用
-第六节 电磁场与物质的相互作用：共振作用
-第七节 电磁场理论与电路理论
-第一节 空间离散化
-第二节 静场电路分析
-第三节 非静场电路抽象
-第三讲：电路抽象--电路抽象 练习题
-第四节 电路元件抽象
-第五节 非线性元件抽象
-第六节 电路抽象三原则
-第七节 分层抽象思想
-第八节 电路基本问题
-第九节 数字化抽象
-第三讲：电路抽象--Quiz 3
-第一节 序言
--第一节 序言
-第二节 什么是比特
-第三节 比特与编码
-第四节 比特与信息
-第五节 比特的用途示例
-第六节 什么是逻辑
-第七节 逻辑的用途示例
-第八节 与数字电路的关系
-第九节 小结
--第九节 小结
-第四讲：比特与逻辑--Quiz4
-第一节：从算盘到ENIAC
-第二节：通用计算机模型
-第三节：指令集体系结构
-第四节：程序和程序设计语言
-第五节：处理器的工作原理
-第六节：性能问题
--第六节：性能问题
-第七节：小结
--第七节：小结
-第一节：数据与数据处理技术的发展
-第二节：数据处理举例
-第三节：数据模型和算法的概念
-第四节：问题的抽象和建模
-第五节：数值分析问题研究
-第六节：数据和算法的关系I
-第七节：数据和算法的关系II
-第八节：大数据
--第八节：大数据
-第九节：数据挖掘技术和数据算法的展望
-第六讲：数据与算法--Quiz6
-第一节：基本内容简介
-第二节：信息的基本概念和传输的几种方式
-第三节：交换的概念和网络的几种形式
-第四节：模拟与数字通信
-第五节：调制和解调
-第六节：传输涉及的基本理论
-第七节：信息论和几种相关的编码方式
-第八节：多址方式
--第八节：多址方式
-第九节：交换的基本概念
-第十节：网络分层的基本概念
-第十一节：互联网的基本原理和有限状态机模型
-第七讲：通讯与网络--Quiz7
-第一讲：内容简介
--第一讲：内容简介
-第二讲：信息与媒体
-第三讲：人类感知与认知
-第四讲：智能信息处理
-第五讲：媒体与认知相互作用
-第六讲：媒体认知应用
-第七讲：总结
--第七讲：总结
-第八讲：媒体与认知--Quiz8
-期末考试--Final Exam
