1、1.1 二进制系统二进制系统 1.2 数码与数制数码与数制 1.3 逻辑函数及其描述工具逻辑函数及其描述工具 1.4 布尔代数布尔代数 1.5 卡诺图卡诺图 1.6 数字集成电路数字集成电路 第一章第一章 开关理论基础开关理论基础 1.1 二进制系统 1.1.1 连续量和离散量连续量和离散量 1.1.2 开关量开关量 1.1.3 数字波形数字波形 1.1.1 连续量和离散量 2. 离散量 1.1.2 开关量 弱电 强电 0XAqscXe3c3Z1a7zR6ozna9dKc69Ah9BSRdldpYrOb 强电与弱电是以电压分界的，工作电压在交流 220V以上为强电，以下为弱电。 一般认为： 强
2、电：电力 弱电：信息。 三极管是弱电还是强电？ 普通三极管是弱电。但是整流用的晶闸管是强电，例如 控制电压2v，输出电压2400v, 电流1200A。 1.1.3 数字波形 1.2 数制与码制 1.2.1 进位计数制进位计数制 1.2.2 进位计数制的相互转换进位计数制的相互转换 1.2.3 二进制编码二进制编码 常见的进制 十进制：人有十个指头。是最常见的进制。 十二进制：来源是一年的十二个月。 十二进制是常见的进制，在生活中应用很方便。 12是2、3、4、6的倍数。另外，由于它的因子2和 3都是素数，所有能分解为2和3的整数（如2、3、 4、6、8、9）等在十二进制中都是有限小数。 五个最
3、常用的分数（1/2、1/3、2/3、1/4和3/4） 在十二进制中也都有非常简单的表示形式（分别 为0.6、0.4、0.8、0.3和0.9）。 六十进制：中国的天干地支纪年。 二、八、十六进制 十进制：人的语言。 二进制：计算机的语言。 八进制、十六进制：让人方便看二进制数。 例如IPv6地址是128位，如果不用16进制，就 没法看了。 FE80:0000:0000:0000:AAAA:0000:00C2:0002 课堂作业1.1 写在作业本上：注明“课堂作业1.1”。 等周四交作业的时候一起交。 1、M进制转换成N进制，（1）请说明转换的 过程；（2）进制转换的结果是唯一的吗？ 请证明。 2
4、、(12.5)10( )7 3、(823)10 = ( )5 4、(109)6 = ( )8 数字系统中处理、存储、传输的都是二进制 代码0和1，因而对于来自于数字系统外部的 输入信息，例如十进制数09或字符AZ， az等，必须用二进制代码0和1表示。 二进制编码：给每个外部信息按一定规律赋 予二进制代码的过程。或者说，用二进制代 码表示有关对象（信号）的过程。 二进制：机器的语言； 十进制：人类的语言。 课堂作业1.2 写在作业本上：注明“课堂作业1.2”。 1、写出(35)10的8421码、余3码、格雷码、 1.3 逻辑函数 1.3.1 逻辑函数的基本概念逻辑函数的基本概念 1.3.2 逻
5、辑函数的描述工具逻辑函数的描述工具 1.3.3 基本逻辑运算基本逻辑运算 1.3.4 正逻辑、负逻辑、三态门正逻辑、负逻辑、三态门 与逻辑真值表与逻辑真值表 与逻辑关系表与逻辑关系表 与逻辑与逻辑 开关开关A 开关开关B 灯灯F 断 断 断 合 合 断 合 合 灭 灭 灭 亮 A B F 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 只有决定某一事件的只有决定某一事件的所有条件所有条件全部具备，全部具备， 这一事件才能发生。都有否决权，例如安这一事件才能发生。都有否决权，例如安 理会。理会。 逻辑表达式逻辑表达式 F= A F= A + + B B 或逻辑真值表或逻辑真值表 或逻辑或逻辑 只
6、有决定某一事件的只有决定某一事件的有一个或一个以上有一个或一个以上具具 备，这一事件才能发生。都有肯定权，例备，这一事件才能发生。都有肯定权，例 如拍卖。如拍卖。 A B F 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 N个输入：个输入： F= A F= A + + B B+ .+ N+ .+ N 非逻辑非逻辑 非逻辑真值表非逻辑真值表 A F 0 1 1 0 逻辑表达式逻辑表达式 F= A F= A “- -”非逻辑运算非逻辑运算 符符 当决定某一事件的条件满足时，事件不发当决定某一事件的条件满足时，事件不发 生；反之事件发生。例如敌人同意我就反生；反之事件发生。例如敌人同意我就反 对。
7、对。 课堂作业1.3 写在作业本上：注明“课堂作业1.3”。 1、画出与门、与非门、或门、非门、异或门 、同或门的逻辑符号。 求职： areer_Plaza ?t1=%25E9%2598%25BF%25E9%2587%258C ;反之，则用反之，则用反变量反变量表示表示 ABCABC、ABCABC、ABCABC F= ABC+ABC+ABCABC+ABC+ABC 课堂作业1.5：写出逻辑表达式。 逻辑真值表逻辑真值表 A B F 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 例：逻辑函数式：例：逻辑函数式： F= AB+AB+ABAB+AB+AB 能简化吗？能简化吗？ 逻辑表达式逻辑表达式
8、F= A F= A + + B B 或逻辑真值表或逻辑真值表 A B F 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 例：或逻辑的函数式：例：或逻辑的函数式： F= AB+AB+ABAB+AB+AB 思考：思考： 真值表可以唯一地表示一个逻辑关系吗？真值表可以唯一地表示一个逻辑关系吗？ （逻辑关系是输入和输出的关系）（逻辑关系是输入和输出的关系） 表达一个逻辑关系的逻辑函数式是唯一的吗？表达一个逻辑关系的逻辑函数式是唯一的吗？ 如果不唯一，那么需要把复杂的化简。如果不唯一，那么需要把复杂的化简。 但是如何知道化简的结果是最简单的？但是如何知道化简的结果是最简单的？ 这一点很重要！这一点很重
9、要！ 有没有这样一种方法，化简过程很简单，而且有没有这样一种方法，化简过程很简单，而且 可以知道化简的结果是最简单的？可以知道化简的结果是最简单的？ 图1.16 例14的逻辑图 课堂作业1.6：自己在作业本上完成例15。 思考思考 用布尔代数公式化简不是一个好方法，用布尔代数公式化简不是一个好方法， 因为因为： 有没有更好的方法？有没有更好的方法？ 卡诺图化简卡诺图化简：一种简单和确定的化简 方法。图形化方法。 （1 1）化）化简过程复杂；简过程复杂； （2 2）不知道结果是不是最简单；）不知道结果是不是最简单； 思考思考 化简的本质：消去多余的变量。化简的本质：消去多余的变量。 F=AB+A
10、B=A 2 2变量的逻辑表达式，有哪几个结变量的逻辑表达式，有哪几个结 合可以消去变量？哪些不行？合可以消去变量？哪些不行？ 2 2变量的逻辑表达式，有哪几个结变量的逻辑表达式，有哪几个结 合可以消去变量？哪些不行？合可以消去变量？哪些不行？ AB+AB=B AB+AB=A AB+AB=A AB+AB=B AB+AB AB+AB 不能化简不能化简 用图形的方法来帮助观察用图形的方法来帮助观察 逻辑思维：对信息的加工一步一步、首尾相接地、 线性地进行； 形象思维：调用许多形象性材料，一下子合在一 起形成新的形象，或由一个形象跳跃到另一个形象。 它对信息的加工过程不是系列加工，而是平行加工， 是面
11、性的或立体性的。它可以使思维主体迅速从整 体上把握住问题。 千言万语不如一张图 形象思维是天生的本能？ 逻辑思维是后天培养的？ 3岁的小孩子，能认识很多汉字。他是把汉字当成 一幅画。他不了解汉字的笔画结构。 用画面来思维，就能发掘“潜意识”、“本能” 。 AB AB AB AB BABAF ABBAF ABBAF ABBAF ABBAF BABAF 00 01 10 11 0 1 0 1 A B ?BABAF ABABAF 0 1 0 1 A B 1 1 0 1 0 1 A B 1 1 卡诺图：一种图形，它把可以化简的项卡诺图：一种图形，它把可以化简的项 放在放在相邻的相邻的位置，一眼就看能出
12、它们是位置，一眼就看能出它们是 不是可以合并化简。不是可以合并化简。 利用卡诺图化简，利用卡诺图化简，（竟然）（竟然）可以可以： （1）只需要）只需要1步步就能得到化简的结果；就能得到化简的结果； （2）可以确定化简的结果是）可以确定化简的结果是最最简单的。简单的。 一种简单的图形化方法，可以直接知道一种简单的图形化方法，可以直接知道 哪些项结合可以消去变量哪些项结合可以消去变量 卡诺图卡诺图 从2变量扩展到3变量 3变量的逻辑表达式 ：F=f(A,B,C)，有几 种可能性（组合）？ （逻辑函数是“最小 项”的组合。） 00 01 0 1 AB C 11 10 00 01 0 1 AB C 1
13、 1 1 1 11 10 CAF 00 01 0 1 AB C 1 1 11 10 00 01 0 1 AB C 1 1 11 10 00 01 0 1 AB C 1 1 11 10 BAF CFB BF 课堂作业1.7：观察圈，写出逻辑表达式。 00 01 0 1 AB C 1 1 1 1 1 11 10 CACACACACBAFBBBB 怎样画圈才能化简？怎样画圈才能化简？ A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 F 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 00 01 0 1 AB C 1 1 1 1 1 11 10
14、00 01 0 1 AB C 1 1 1 1 1 11 10 00 01 0 1 AB C 1 1 1 1 1 11 10 CABCAFBBCAF 圈个能圈个能 化简吗化简吗? ? CACACACACBAFBBBB X X 不要看书，自己推导变量的卡诺图： （1）画出变量的卡诺图，关键是怎样安排 “相邻“。 （2）分析应该怎样画圈才能得到最简结果。 （3）结合卡诺图说明一个圈可以圈几个”最 小项“，消去几个变量。 课堂作业1.8： 1.5 卡诺图 1.5.1 卡诺图的结构与特点卡诺图的结构与特点 1.5.2 用卡诺图简化逻辑函数用卡诺图简化逻辑函数 CBACBA m m0 0 m m1 1 0
15、00 001 0 1 CBABCA CBA CBACABABC m m2 2 m m3 3 m m4 4 m m5 5 m m6 6 m m7 7 010 011 100 101 110 111 2 3 4 5 6 7 最小项最小项 二进制数二进制数 十进制数十进制数 编号编号 图1.21 8方格的相邻组合 9 10(3,4) 课堂作业1.9： 1.6 数字集成电路 1.6.1 集成电路的制造技术类型集成电路的制造技术类型 1.6.2 集成电路的封装类型集成电路的封装类型 1.6.3 集成电路的规模类型集成电路的规模类型 1.6.4 集成电路的使用特性集成电路的使用特性 高温对高温对CPU的危
16、害的危害 电子迁移对电子迁移对CPU芯片造成的损坏芯片造成的损坏。 作业作业1 1、编程题，进制转换。、编程题，进制转换。hdu的的2031题：题： 自己编程，在自己编程，在hdu上提交并通过。自觉。上提交并通过。自觉。 2、进制转换。、进制转换。hdu的的1230题题: 3、课本、课本36页：页：1，4，5(2)，7(3)，8 (4) ,9（作业不用（作业不用 抄题目，写题号就可以了。画图用直尺铅笔。）抄题目，写题号就可以了。画图用直尺铅笔。） 4、10(1,2)，14 阅读计算机组成原理课的CPU一章 英文教学资料 http:/www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/eLessonsHTML/EEIndex.html http:/www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/eLessonsHTML/TOC_BitsBytes.html Introduction to Digital Systems http:/www.cse.psu.edu/kxc104/class/cmpen271/13f/index.html 老外的考卷： http:/www.cse.psu.edu/kxc104/class/cmpen271/13f/exm/cmpen271f12SampExm3. pdf
