计算机专业基础课程课件.ppt
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1、1,计算机专业 基础课程,数字逻辑 (必修课),2,课程性质,“数字逻辑”是计算机各专业必修的一门重要技术基础课。 该课程在介绍有关数字系统基本知识、基本理论、及常用数字集成电路的基础上,重点讨论数字逻辑电路分析与设计的基本方法。 从计算机的层次结构上讲, “数字逻辑”是深入了解计算机“内核” 的一门最关键的基础课程。,3,教学目标,使学生了解组成数字计算机和其它数字系统的各种数字电路 能熟练地运用基本知识和理论对各类电路进行分析 并能根据客观提出的设计要求用合适的集成电路芯片完成各种逻辑部件的设计。 通过本课程的学习,要求学生掌握对数字系统硬件进行分析、设计和开发的基本技能。,4,教学安排,
2、教学时数 54学时 教学内容 基本知识、 基本理论、 基本器件; 基于小规模集成电路的逻辑电路分析与设计; 中规模通用集成电路及应用; 大规模可编程逻辑器件及应用;,5,教学安排,教材 数字逻辑(第四版) “十一五”国家级规划教材 ,国家精品课程主教材,欧阳星明主编 (华中科技大学出版社) 参考书 数字逻辑学习与解题指南 (第二版) 欧阳星明 主编 (华中科技大学出版社),6,如何学好数字逻辑?,掌握课程特点 本课程是一门既抽象又具体的课程 在逻辑问题的提取和描述方面是抽象的,而在逻辑问题的实现上是具体的。因此,学习中既要务虚,又要务实。 理论知识与实际应用结合十分紧密 该课程各部分知识与实际
3、应用直接相关,学习中必须将理论知识与实际问题联系起来。真正培养解决实际问题的能力。,7,如何学好数字逻辑?,掌握课程特点 逻辑设计方法十分灵活 数字系统中,逻辑电路的分析与设计具有很大的灵活性。 许多问题的处理没有固定的方法和步骤,很大程度上取决于操作者的逻辑思维推理能力、知识广度和深度、以及解决实际问题的能力。 换而言之,逻辑电路的分析与设计具有较大的弹性和可塑性。,8,如何学好数字逻辑?,重视课堂学习 认真听课:听课时要紧跟教师授课思路,认真领会每一个知识要点,抓住书本上没有的内容,琢磨重点与难点。 做好笔记:适当地记录某些关键内容,尤其是那些重点、难点、疑点,以便课后复习、思考 主动思考
4、:听课时围绕教师所述内容及提出的问题,主动思考问题,寻找自己的见解。,9,如何学好数字逻辑?,培养自学能力 认真阅读教材内容:通过阅读教材,理解各知识要点,吃透难点,建立各部分知识之间的相互联系。 善于总结、归纳:注意及时总结所学知识,归纳出各部分的重点和难点,力求深入透彻地了解。 加强课后练习:通过做练习,不仅可以巩固所学知识,而且能暴露学习中存在的问题,迫使自己做更深入的了解。,10,如何学好数字逻辑?,培养自学能力 积极参与学习讨论:通过学习讨论,营造一个各抒己见、取长补短、互教互学、共同提高的学习环境,使之真正达到集思广益的效果。 广泛阅读,拓宽知识面:通过阅读相关的参考书籍,不仅能加
5、深对所学知识的理解,而且能拓宽知识面。有利于从更广度和深度加强对课程意义的理解。,11,如何学好数字逻辑?,注重理论联系实际 将书本知识与工程实际统一:学习中注意书本知识与工程应用存在的差别,将理论与实际统一。 将理论知识与实际应用结合:学习的目的是应用。因此,应从社会需求出发,将所学知识用于解决实际问题。,12,基 本 知 识,第 一 章,13,什么是数字系统? 为什么要使用数字系统? 数字技术的由来 数字逻辑是重要的专业基础 数字逻辑电路的种类和研究方法,一、概述,14,什么是数字系统?,模拟量(连续变化的物理量),连续的 时间上的连续 任意时刻有一个相对的值 量上的连续 变量任意时刻可以
6、是在一定范围内的任意值 例如:水位,电压,电流,温度,亮度,颜色,缺点 很难度量 容易受噪声的干扰 难以保存,优点:用精确的值表示事物,15,什么是数字系统?,数字量 非连续的(离散的) 时间上的离散 变量只在某些时刻有定义 量上的离散 变量只能是有限集合的一个值 例如:数值,开关位置,数字逻辑,优点 更多的灵活性,更快,更精确的计算 容易实现存储设备 误差监测和修正 容易最小化,16,什么是数字系统?,模-数/数-模转换 (Analog & Digital),模 拟 世 界,A/D,数字处理 和 存储系统,D/A,数字系统:使用数字量来传递和加工处理信息的实际工程系统,17,为什么要用数字系
7、统?,数字系统完全能够满足实时系统要求 低成本、标准化、通用性和灵活性 信息化时代完成数字信息加工需要 满足数值的科学计算 数字系统在国民经济各个领域中的广泛应用,例如:音乐(CD,MP3)、电影(MPEG,RM,DVD)、 数字电视、数字照相机、数字摄影机、手机、 数控系统、智能机器人等,18,数码相机,移动电话,WAP电话,电视机,智能电话,双向寻呼机,机顶盒,MP3,PDA,数码摄像机,为什么要用数字系统?,19,数字技术的由来,数字技术的数学基础产生 布尔代数(1849 英国乔治-布尔George Boole) 将逻辑表述映射到符号 采用数学的方法处理逻辑推理 开关代数(1938克劳德
8、-向农Claude E. Shannon) 将布尔代数和开关相联系 第一次提出bit(比特),20,数字技术的由来,计算机器件的历史发展 计算机历史仅仅只有60多年吗? 不正确! 数字电子计算机的历史只有60多年 计算机革命发生在过去的60多年中而且还正在进行 计算和计算机的历史源远流长,21,数字技术的由来,计算机器件的历史发展 数字的出现 数字在各个古代文明中都独立的存在 数字都采用十进制数 阿拉伯数字 早期的计算用具 最早的“计算机”-算盘 计算尺(可实现对数),22,数字技术的由来,计算和器件的历史发展发展 数字电子计算机 第一代:约1946-1957 电子真空管 第二代:约1957-
9、1964 晶体管 第三代:约1965-1972 中小规模集成电路 第四代:约1972-现在? 大规模、超大规模集成电路,23,数字技术的由来,数字电子计算机 什么是第五代计算机? 日本的第五代计算机 系统芯片(System-on-a-Chip, SoC) 网络芯片(Network-on-a-Chip, NoC),24,数字技术的由来,感知数字集成技术的最前沿 (1)松下电工:MID (三维射出成形电路)技术 (2)瑞萨科技:汽车半导体 (3)村田制作所:陶瓷技术 (4)罗姆微电子ROHM,25,摩尔定律,Moores Law:The number of transistors per inte
10、grated circuit would double every 18 month. 这个论断是在第一块平面集成电路产生4年以后的1965年做出的。 当时认为这个发展趋势将持续到1975年。,Intel公司创建人之一戈登摩尔,事实上,这个发展规律在目前仍是正确的。 按目前发展趋势,这个规律仍将有效至少20年。,26,Intel微处理器的发展,27,Intel微处理器的发展,28,数字逻辑是重要的专业基础,计算机硬件课程的必修先续课程 例如:计算机组成原理、计算机系统结构、 微型机与接口、单片机原理及其应用、 数字系统设计自动化等。,硬件是软件运行必要环境,硬件设计是协同设计(co-desig
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