【梳理】数字设计基础与应用 第1章 数字逻辑基础 1.1 数字设计引论 1.2 数制与编码

教材：数字设计基础与应用 第二版 邓元庆 关宇 贾鹏 石会 编著 清华大学出版社
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第1章 数字逻辑基础

1.1数字设计引论

1、自然界的物理量可以分为模拟量和数字量。模拟量是可以连续取值的量，比如温度、速度、长度等。数字量是不能连续取值的量，比如人数、页数等。一些物理量严格来说也是分立的，如电荷量。使用电子电路处理物理量时，需要将非电学量转化为电学量，比如电压和电流，就可以被电子电路处理。类似地，电信号也分为模拟信号和数字信号。

2、数字信号不但在时间上是不连续（离散）的，取值也是离散的。将模拟信号转化为应用最广的一种数字信号——二值信号，也称二值化。

3、二值信号用0和1来表示。正逻辑表示法中，0、1分别代表低电平（如0 V）、高电平（如 +5 V）；负逻辑表示法中，0、1分别代表高电平、低电平。

4、处理模拟信号的电路叫模拟电路，处理数字信号的电路叫数字电路。常见的模拟电路有运放，常用的数字电路则有编码器、计数器等。

5、数字电路与数字系统（定义见第5章）的特点：
（1）集成度高。数字电路最基本的逻辑运算元件是逻辑门。将数字电路做在单个晶片（通常由锗、硅等构成）上（也称芯片），就称为集成电路（IC）。将数字电路集成可以显著减小体积、降低功耗、提高可靠性。GV100 GPU已经集成了约211亿晶体管。
（2）快速灵活的信息存储与检索能力。
（3）易于实现检错、纠错机制。数字信号的取值是离散的，在处理过程中可以利用这个特性去进行纠错，克服信息在传输、变换、处理过程中的损耗与畸变。数字系统中很容易应用各种检错纠错编码，进一步提高可靠性。
（4）灵活的可编程特性。既可以通过软件层对数字系统编程，也可以通过对数字系统中的可编程逻辑器件（PLD）的编程改变硬件结构，来针对性实现完成特定任务的硬件结构。
（5）更强的处理能力。比如Core i9-9900K在5GHz的加速频率下双精度运算速率达到640 GFLOPS。

1.2数制与编码

1.2.1数