数字逻辑 自学 第一天

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第一章节:数字逻辑电路基本知识

  • 常用计数制 及其 转换
  • 带符号二进制数的代码表示
  • 常用的几种编码及其转换

数字逻辑 这门课程是对信息 的承载和处理的,首先要了解 何为 信息?如何使用数字去表示信息?表示的方式是何原理?

信息 是:对客观世界所存在的各种差异的描述
数字系统 是:一个能对数字信号进行 存储、传递和加工的实体,它由实现各种功能的数字逻辑电路 相互连接而成。例如 数字计算机;

由定义的概念中捕捉到 两个词汇 :数字信号 、数字逻辑电路;

数字信号 :若信号的变化在时间上和数值上 都是离散的,或者说是 断断续续的,则称为 离散信号。离散信号 的变化 可以用不同的数字反映,所以 又被称为 数字信号,简称 数字量

疑问:若 信号 的变化 在时间上和 数值上 并非是离散的 ,那么这种信号 的价值几何?

补充:
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数字逻辑电路 :用来处理数字信号的电子线路。因为 数字电路 的各种功能 是通过 逻辑运算和逻辑判断 来实现的,因此 又被称为 数字电路 或者 逻辑电路

数字逻辑电路 具有如下特点 :

  1. 电路 的基本 工作信号 是二值信号,表现为 :电路电压 的高低,开关的接通和断开等 稳定的物理状态;
  2. 电路中的半导体器件一般都是 开关 状态;
  3. 电路结构简单、功耗低、便于集成制造和系列化生产;产品价格低廉、使用方便、通用性好;
  4. 由数字逻辑电路构成的数字系统 工作速度快、精度高、功能强、可靠性好;
    数字集成电路 便因 上述优点发展而来:
    并按照 集成度的高低 分为 小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)和超大规模(VLSI)

由上可知 数字逻辑 课程 针对的便是 数字逻辑电路

数字逻辑电路的类型

根据一个电路是否具有记忆功能,可将数字逻辑电路分为组合逻辑电路时序逻辑电路两种类型

组合逻辑电路 : 如果一个逻辑电路在任何时刻的稳定输出仅取决于该时刻的输入,而与电路过去的输入无关,则称为组合逻辑(Combinational Logic)电路
这种电路 无需记忆功能

     **时序逻辑电路**:  如果一个逻辑电路在**任何时刻的稳定输出不仅取决于该时刻的输入,而且与过去的输入相关**,则称为时序逻辑(Sequential Logic)电路
       时序逻辑电路按照是否有统一的时钟信号进行同步,**又可进一步分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路**。 

数字逻辑 电路的研究方法

对数字系统 中 逻辑电路 的研究 有两个主要任务:分析设计

对一个已有的数字逻辑电路,研究它的工作性能和逻辑功能称为逻辑分析
根据 提出的逻辑功能 ,在给定的条件下构造胡实现 预定功能的逻辑电路称为 逻辑设计 或者 逻辑综合
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进制转换

日常生活 多使用 10进制 ,基于电路 特性使用 2 进制 ;那么进制 处理和进制转换 就称为必要的一章节
R进制
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述二进制 优缺点:
优点:运算简单、物理实现容易,存储可靠;
缺点:数的位数过长、字符单调,书写 记忆 和阅读 繁琐
在书写指令 、程序输入和输出 等工作 通常采用 八进制 和 十六进制 作为 二进制 的缩写

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总结 :

八进制 和 十六进制 是 对 二进制的缩写 那么 二进制 与 八进制 (十六进制)之间的转换是便捷的 :以 X位 位一组 进行转换 X 是 2 的次幂数 ;
十进制 和 二进制 的转换 有些区别 :二进制到十进制 转换 是 位权展开 相加 ;十进制到二进制转换 是 整数 上 除2 取余 、小数上 乘 2 取整

第二节:带符号二进制数的代码表示

标记正负号 :0 表示正 1 表示 负
带符号的 二进制 数 称为 符号数 的真值,而把 符号和数值 一起编码表示的二进制 称为 机器码 或者 机器数
常见的机器码 有 原码、反码和补码
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对 反码 和补码的引入 :
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几种常用的编码

  • 十进制数的二进制编码
  • 可靠性编码
  • 字符编码

十进制数的二进制编码 (BCD码)
定义:用4位二进制 代码 对十进制 数字 符号进行 编码,简称 为 二 —十 进制代码 或称BCD(Binary Coded Decimal码)
兼有 二进制 和十进制的特点 常用的BCD码有 8421码、2421码和 余3码;

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可靠性编码
为了减少 或者 发现 代码在形成 和传送 过程中 都可能发生的错误 ,形成 了各种 编码方法。
介绍两种 常用的可靠性编码 格雷码 和 奇偶检验码

格雷码
特点 :任意两个相邻的数,其格雷码 仅有一位不同;
作用 :避免代码形成 或者变换过程中 产生的错误;
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奇偶检验码
作用 :用来 检验代码在传送过程中 是否产生 错误;
组成 :信息位——位数不限的一组 二进制代码
奇偶检验位——仅有一位
特点 :编码简单 可行性高;只有检验能力,无纠错能力;只能发现单错,无法发现双错;
编码方式:
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字符编码
在数字系统中 处理的数据 除了 数字以外 ,还有字母、运算符号、标点符号应急其他特殊符号。统称为字符,所有字符在数字系统中必须使用 二进制编码表示,
最常用的便是 美国信息交换标准码 ASCII码 ,使用 7位二进制码表示128中字符,由于数字系统 中实际是用一个字节 表示一个字符,所有使用 ASCII码,通常在最左边添加一位奇偶检验码;

3.3日 数字逻辑 作业已完成;
这章节主要介绍进制转换和 简单的编码方式 。
没有难点

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