1计算机结构计算机结构与逻辑设计与逻辑设计东南大学信息科学与工程学院东南大学信息科学与工程学院2课程信息课程信息v课程名称课程名称：计算机结构与逻辑设计：计算机结构与逻辑设计v课程目的：掌握课程目的：掌握 数字电路基础数字电路基础 + 计算机基本结构。计算机基本结构。v授课方式：讲授、自学、习题等（授课方式：讲授、自学、习题等（实验实验）v考试方式：平时考试方式：平时10%(作业作业) + 期终期终90%(闭卷闭卷)v课程安排：课程安排：1-15周：数制、逻辑门、组合、周：数制、逻辑门、组合、时序、算术、存储、总线控制。时序、算术、存储、总线控制。(书上划一下范围书上划一下范围)3教材与参考书教材与参考书v教材：教材： 黄正黄正谨，计算机算机结构与构与逻辑设计，高等，高等教育出版社教育出版社v参考参考书：）康）康华光，光，电子技子技术基基础数字部分，高等教育出版社数字部分，高等教育出版社）阎石，数字石，数字电子技子技术基基础，高等教育出版社，高等教育出版社）王毓）王毓银，脉冲数字，脉冲数字电路路.第三版，高等教育出版社第三版，高等教育出版社4历史沿革历史沿革v脉冲与数字脉冲与数字电路路v数字数字逻辑电路（数字路（数字电子技子技术）v计算机算机结构与构与逻辑设计 计算机组成原理计算机组成原理 + + 数字电子技术数字电子技术 以计算机结构作为典型实例讲授数字电子技术 是学习计算机类课程必备的基础5东南大学电工电子基础教学平台东南大学电工电子基础教学平台理论课：v计算机科学基础计算机科学基础v电路基础电路基础v计算机结构与逻辑设计计算机结构与逻辑设计v电子电路基础电子电路基础v信号与系统信号与系统v电磁场与电磁波电磁场与电磁波v微机系统与接口微机系统与接口v通信网络基础通信网络基础v控制技术基础控制技术基础6计算机结构数字电路的基本知识7计算机发展计算机发展v机械机械计算机算机模模拟计算机算机数字数字计算机算机v1946年年 ENIAC 模模拟计算机算机v冯.诺依曼依曼 架构架构 运算器，运算器，逻辑控制，存控制，存储器，器，输入，入，输出出v电子管、晶体管、集成子管、晶体管、集成电路、大路、大规模模集成集成电路路电子计算机电子计算机8计算机结构计算机结构计算机基本结构图计算机基本结构图双总线结构图双总线结构图单总线结构图单总线结构图9计算机运行计算机运行v编程序编程序 C，BASIC if(a=0) b=110;v汇编语言汇编语言 CLI ;v机器语言机器语言0111011011 R 0虚拟机器虚拟机器M4(使用高级语言使用高级语言) 虚拟机器虚拟机器M3(汇编或其他中间语言汇编或其他中间语言) 虚拟机器虚拟机器M2(操作系统操作系统) 实际机器实际机器M1(使用机器语言使用机器语言) 10计算机与数字系统计算机与数字系统v冯.诺依曼体系：依曼体系： 0.5节v软件件 和和 硬件硬件晶体管积分器晶体管积分器01110110100111数字信号与模拟信号数字信号与模拟信号v电子系统处理物理量的方法：电子系统处理物理量的方法： 用某个电参量（电压、电流、频率、相位用某个电参量（电压、电流、频率、相位等）去描述它等）去描述它v自然界物理量的表现形式：自然界物理量的表现形式：v 连续连续 v 离散离散电信号连续和离散 在一定范围内有无穷多个取值可能无法用数字准确表示 在一定的范围内只有某些特定取值可与数字相对应12012340.8m0.0m0.2m0.4m0.6m0.8mh=0.512734.数字表示数字表示13数字信号与模拟信号数字信号与模拟信号ut0ut0 0 1 0 0 1 1 0 1模拟信号数字信号携带信息携带信息波形携带信息携带信息数字14数字电路的优点数字电路的优点v1. 处理质量高，可靠性与稳定性好处理质量高，可靠性与稳定性好信息的载体信号波形15 通 道有线无线tu衰减衰减畸变畸变干扰干扰tu16采样采样保持保持量化量化编码编码信息载体数字化然后传输，然后传输，结果如何？结果如何？ 17010101100 0只要只要0 0和和1 1 不混淆，信息就不会丢失。不混淆，信息就不会丢失。18数字电路的优点数字电路的优点v2. 处理精度高处理精度高模拟信号波形的分辨率受噪声 的限制不可能很高，因而精确 度不高。数字信号其精确度与数字的位 数有关，其误差小于2-n，19v3. 便于计算技术控制和处理便于计算技术控制和处理 计算技术的实质计算技术的实质 将复将复杂的功能分解的功能分解为许多多简单的功能的功能（指令）的（指令）的组合，并通合，并通过软件（程序）件（程序）来控制，从而可用来控制，从而可用简单的数字的数字电路路实现非常复非常复杂的系的系统。数字电路的优点数字电路的优点20v4. 处理结果可长期存储处理结果可长期存储 光盘光盘, 穿孔带穿孔带, 打印打印v5. 集成化程度高集成化程度高 摩尔定律摩尔定律v6. 设计方便、自动化程度高设计方便、自动化程度高 Xilinx，TI公司等的公司等的EDA工具工具数字电路的优点数字电路的优点IC上的晶体管数目，约上的晶体管数目，约每隔每隔18个月便会增加一个月便会增加一倍，性能也提升一倍。倍，性能也提升一倍。 Intel名誉董事长戈登名誉董事长戈登摩摩尔经过长期观察发现。尔经过长期观察发现。21数字电路的缺点数字电路的缺点v频率低v功率低v输入信号有幅度要求模拟电路不 可少！22数字电路模拟模拟电路电路模拟模拟电路电路传感器传感器执行元件执行元件计算机控控制制条条件件控控制制对对象象A/DD/A处理系统处理系统数字是主体模拟是关键23c数字电路的学习方法 24数字电路的学习方法数字电路的学习方法v掌握布尔代数的基本原理（理论基础）（理论基础）v重视逻辑关系及其描述方法（思维方式）（思维方式）v熟练逻辑电路的基本分析方法与设计方法（基本训练）（基本训练）v重要的在于器件的使用（实践能力）（实践能力）多做例题，多总结！多做例题，多总结！25本课程的学习方法本课程的学习方法v注重自学能力培养，提前预习注重自学能力培养，提前预习v注重方法分析总结，笔记注重方法分析总结，笔记v概念的清晰理解，背概念的清晰理解，背v综合整理消化，自我总结综合整理消化，自我总结26知识的海洋