第一章
数字系统
原码
原码(Sign/Magnitude Number)的第一位表示正负,0 为正,1 为负。例如 5 的二进制为 101,则 -5 的四位二进制原码为 1101。
补码
补码(Two's Complement),将每位数字取反然后末尾加 1。例如 2 = 0010,则 -2 = 1101 末尾加 1,为1110。
补码可以方便二进制的运算,使用最为广泛。
逻辑门
Gates | 意义 |
---|---|
与门(AND) | 当且仅当所有输入都为真时,输出才为真。 |
非门(NOT) | 当输入为假时,输出为真;当输入为真时,输出为假。 |
或门(OR) | 当至少一个输入为真时,输出才为真。 |
异或门 (XOR) | 当输入不同时,输出才为真。 |
同或门(XNOR) | 当输入相同时,输出才为真。 |
与非门(NAND) | 与门的非门。 |
或非门(NOR) | 或门的非门。 |
同时也需要记忆各门的图形:P44
数字抽象的深层含义
数字电路使用离散值,而物理值一般是连续的,所以电路设计者要想办法把离散值和连续值对应起来。
供电电压
零伏特电压一般指的是接地(GND)。从上世纪 70 年代起,供电电压从 5V 降到了 1.2V 以下。
逻辑电平
逻辑电平是指数字电路中电信号的电压水平,用于表示逻辑状态。在数字电路中,通常将电压分为两个离散的状态,分别代表逻辑值 0 和逻辑值 1。
噪声裕度
表示可以容忍的电压差值:
$$ NM_{L} = V_{IL} - V_{OL} $$ $$ NM_{H} = V_{OH} - V_{IH} $$
直流传输特性
将输入电压作为自变量,将输出电压作为因变量,抽象出一个函数。其形成的图像很有特点,叫作直流传输特性(DC Transfer Characteristics)。图像请参阅原书。
静态电路法则
静态电路法则要求,在给定逻辑上有效的输入情况下,每个电路元件都将产生逻辑上有效的输出。
为了提高生产力,诞生了四个逻辑家族:
- TTL
- CMOS
- LVTTL
- LVCMOS
第二章
布尔方程式
变量的反(Complement): $A \rArr \overline{A}$,不代表$A$就是 True,只是有无横线。
与项(AND):乘法。最小项(minterm)是包含所有输入变量的与项
或项(OR):加法。最大项(maxterm)是包含所有输入变量的或项
析取范式(Sum of Products):积之和。$Y = AB + CD$。
合取范式(Product of Sums):和之积。$Y = (A + B)(C + D)$。
布尔代数式
两张表格,记忆即可:
注意最后一行的德·摩根定律,数电中很有用:
$$ \overline{Y} = \overline{AB} + \overline{A}B \ \overline{\overline{Y}} = \overline{\overline{AB}} + \overline{\overline{AB}} = (\overline{AB})(\overline{AB}) = (A + B)(A + B) $$
从逻辑到门
上次修改於 2024-02-02