数字系统设计基础：组合逻辑与时序电路

"第一章 数字系统设计概述.pdf" 在这一章中，主要讲解了数字系统设计的基本概念和相关知识，由徐向民教授主讲。首先，数字系统是指使用数字信号进行数字量处理的电路，它包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。数字系统是由基本数字电路作为基本单元组成的电子系统，具有存储、传输和处理数字信息的能力。 1.1 基本概念 - 组合逻辑电路：由逻辑门电路简单组合而成，其输出仅依赖于当前的输入，没有记忆功能。常见的组合逻辑电路有加法器、译码器、编码器和数据选择器等。 - 时序逻辑电路：包含逻辑门电路和存储器，能够记忆过去的状态，输出不仅与当前输入有关，还与电路历史状态相关。如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器和存储器等都是时序电路。 1.1.2 数字电路分类 - 组合逻辑电路模型由基本逻辑门（与、或、非）构建，没有存储功能。 - 时序逻辑电路模型则是在组合逻辑基础上加入存储器，形成有记忆能力的电路。 1.1.3 理论基础——逻辑代数 逻辑代数，又称为开关代数，是数字系统设计的基础理论，源于布尔代数。它包括变量、常量0和1以及“与”、“或”、“非”等基本运算，用于表示、化简和设计数字系统。 1.1.4 数字系统基本结构 数字系统通常由输入部件、输出部件、逻辑系统三部分构成。逻辑系统内部有存储部件、处理部件和控制部件，其中处理单元由处理部件和控制部件组成。系统处理的是数字逻辑变量。 - 存储部件：负责存储数据和信息。 - 处理部件：执行算术和逻辑运算。 - 控制部件：协调整个系统操作，决定处理的顺序和方式。 - 输入部件：接收外部输入信号。 - 输出部件：将处理结果转换为外部可读形式。 1.1.5 应用特点 数字系统广泛应用于计算机、通信、自动化、仪器仪表等多个领域，其高效、精确和可靠性是其主要优势。 这一章的内容为后续深入学习数字系统设计奠定了基础，包括如何使用逻辑代数进行系统设计，以及理解和分析数字系统的基本组成和工作原理。对于想要学习数字系统设计的学生或工程师，了解这些基础知识至关重要。随着技术的发展，特别是可编程逻辑器件（PLD）的进步，数字系统设计的方法和工具也在不断演进，提供了更多灵活和高效的解决方案。因此，掌握这些基础知识并跟进行业发展趋势，对于提升数字系统设计能力非常关键。