中北大学微电子是几院

核心提示6院 电子与计算机科学技术学院本科共分三个系六个专业 计算机科学与技术系 一、计算机科学与技术专业(本科理工类 学制四年) 培养目标:主要培养能从事计算机应用领域、软件开发、系统维护、网络管理、计算机系统与信息安全等方面工作,成为具有设计

6院 电子与计算机科学技术学院

本科共分三个系六个专业

计算机科学与技术系

一、计算机科学与技术专业(本科理工类 学制四年)

培养目标:主要培养能从事计算机应用领域、软件开发、系统维护、网络管理、计算机系统与信息安全等方面工作,成为具有设计、管理、开发等能力的高级复合型人才。

主要课程:数据结构、离散数学、计算机组成与系统结构、汇编语言与高级语言程序设计、编译原理、操作系统原理、微机原理及接口、计算机网络与通讯、数据库原理设计、算法分析与设计、交互式用户接口技术

二、软件工程专业(本科 理工类 学制四年)

培养目标:主要培养具有管理和开发大型软件能力、高素质、高水平、专业化的软件工程方面的专门人才。

主要课程:电子技术、计算机导论及操作、 C 语言程序设计、离散数学、概率统计、数据结构、算法设计与分析、操作系统、计算机组成与系统结构、微机原理及接口、网络与通讯、数据库原理及应用、软件工程基础、汇编语言程序设计、编译原理、软件工程经济、现代软件工程、形式语言与自动机理论、软件设计模式、软件工程环境与软件自动化、软件项目组织与管理案例解析等。

电子科学与技术系

一、电子科学与技术专业 ( 本科 理工类 学制四年 )

培养目标:本专业旨在培养具有物理电子、光电子领域内宽厚理论基础,具备电路与系统的理论及其分析、测试、设计和物理实现的专业知识和实验能力,能在该领域从事电子元件、集成电路的设计与应用,电子电路乃至集成电子系统的设计与应用,各种信息处理算法与硬件软件实现,能够完成相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发等方面工作的高级工程技术人才。

主要课程:固体物理、半导体物理、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、半导体器件、集成电路分析与设计、集成电路工艺、信号与系统、微机原理及应用、电路与系统故障、可编程逻辑器件及应用、电路与系统设计自动化、可编程逻辑器件大型实验等。

二、微电子学专业 ( 本科 理工类 学制四年 )

培养目标:本专业旨在培养具有物理电子、光电子与微电子领域内宽厚理论基础,具备

电路与系统的理论及其分析、测试、设计和物理实现的专业知识和实验能力,能在该领域从事电子元件、集成电路的设计与应用,能在微电子学、微机械电子系统( MEMS )、光电子科学等领域从事科学研究、教学、产品设计、工程技术、生产管理等工作的高级工程技术人才。

主要课程:固体物理、半导体物理、半导体器件物理、集成电路设计原理、集成电路工艺原理、光电子与光器件、厚膜混合集成电路、 MEMS 技术、集成电路 CAD 、微电子学专业实验和集成电路工艺实习等。

网络工程系

一、网络工程专业(本科 理工类 学制四年)

培养目标:主要培养从事网络工程技术研究、应用和工作。成为推动我国计算机网络技术发展的高级复合型人才。

主要课程:模拟电子技术、计算机导论及操作、 c 语言程序设计、离散数学、数据结构、算法设计与分析、操作系统、计算机组成与系统结构、微机原理及接口、网络与通讯、数据库原理及应用、网络工程基础、汇编语言程序设计、编译原理、网络体系结构、数字通信原理、网络信息安全、网络设计、 java 程序设计、 Internet 信息安全、 UNIX 操作系统、 TCP/IP 协议等。

二、 教育技术学 专业(本科 理工类 学制四年)

业务培养目标:

本专业主要培养教学软件和数字化资源的开发与管理人才,培养各类远程教育或培训系统及机构的技术方案的规划、设计、建设及相关技术方面和管理方面的人才,培养能够适应现代信息社会发展需要的从事数字媒体策划、制作、应用与管理的数字传媒人才。

业务培养要求:

本专业学生主要学习教育软件与知识工程、远程教育、教育媒体技术等方面的基本理论和基本知识,需要具备包括多媒体教学软件、网络课程、网站等资源以及教学平台和企事业培训课程的设计、开发和制作能力,具备远程教育系统的建立和维护能力,具备教育电视节目的摄、录、编的能力。

主要实践性教学环节 :

包括多媒体教学环境的构建与应用、多媒体教学软件以及流媒体课件制作;教育电视节目的编制、局域网硬件环境的组装;专题学习网站的开发。

数字逻辑的教材版本

人类大脑与电脑

英国科学家艾伦·图灵1937年发表著名的《论应用于解决问题的可计算数字》一文。文中提出思考原理计算机——图灵机的概念,推进了计算机理论的发展。1945年图灵到英国国家物理研究所工作,并开始设计自动计算机。1950年,图灵发表题为《计算机能思考吗?》的论文,设计了著名的图灵测验,通过问答来测试计算机是否具有同人类相等的智力。

图灵提出了一种抽象计算模型,用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器、一条可无限伸延的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个在概念上如此简单的机器,理论上却可以计算任何直观可计算的函数。图灵机作为计算机的理论模型,在有关计算机和计算复杂性的研究方面得到广泛应用。

计算机是人类制造出来的信息加工工具。如果说人类制造的其他工具是人类双手的延伸,那么计算机作为代替人脑进行信息加工的工具,则可以说是人类大脑的延伸。最初真正制造出来的计算机是用来解决数值计算问题的。二次大战后期,当时为军事目的进行的一系列破译密码和弹道计算工作,越来越复杂。大量的数据、复杂的计算公式,即使使用电动机械计算器也要耗费相当的人力和时间。在这种背景下,人们开始研制电子计算机。

世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国,“科洛萨斯”计算机是1943年3月开始研制的,当时研制“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码。使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期,而使用‘科洛萨斯’计算机则仅需6至8小时。1944年1月10日,“科洛萨斯”计算机开始运行。自它投入使用后,德军大量高级军事机密很快被破译,盟军如虎添翼。“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多,在二战期间破译了大量德军机密,战争结束后,它被秘密销毁了,故不为人所了解。

尽管第一台电子计算机诞生于英国,但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇。相比之下,美国抓住了这一历史机遇,鼓励发展计算机技术和产业,从而崛起了一大批计算机产业巨头,大大促进了美国综合国力的发展。1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组,当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯·诺依曼也参加了者像研究工作。1946年研究工作获得成功,制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。这台用18000只电子管组成的计算机,尽管体积庞大,耗电量惊人,功能有限,但是确实起了节约人力节省时间的作用,而且开辟了一个计算机科学技术的新纪元。这也许连制造它的科学家们也是始料不及的。

最早的计算机尽管功能有限,和现代计算机有很大的差别,但是它已具备了现代计算机的基本部分,那就是运算器、控制器和存储器。

运算器就象算盘,用来进行数值运算和逻辑运算,并获得计算结果。而控制器就象机算机的司令部,指挥着计算机各个部分的工作,它的指挥是靠发出一系列控制信号完成的。

计算机的程序、数据、以及在运算中产生的中间结果以及最后结果都要有个存储的地方,这就是计算机的第三个部件——存储器。

计算机是自动进行计算的,自动计算的根据就是存储于计算机中的程序。现代的计算机都是存储程序计算机,又叫冯·诺依曼机,这是因为存储程序的概念是冯·诺依曼提出的。人们按照要解决的问题的数学描述,用计算机能接受的“语言”编制成程序,输入并存储于计算机,计算机就能按人的意图,自动地高速地完成运算并输出结果。程序要为计算机提供要运算的数据、运算的顺序、进行何种运算等等。

微电子技术的产生使计算机的发展又有了新的机遇,它使计算机小型化成为可能。微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。1947年美国电报电话公司的贝尔实验室的三位学家巴丁、不赖顿和肖克莱制成第一支晶体管,开始了以晶体管代替电子管的时代。

晶体管的出现可以说是集成电路出台的序幕。晶体管出现后,一些科学家发现,把电路元器件和连线像制造晶体管那样做在一块硅片上可实现电路的小型化。于是,晶体管制造工业经过10年的发展后,1958年出现了第一块集成电路。

微电子技术的发展,集成电路的出现,首先引起了计算机技术的巨大变革。现代计算机多把运算器和控制器做在一起,叫微处理器,由于计算机的心脏——微处理器(计算机芯片)的集成化,使微型计算机应运尔生,并在70-80年代间得到迅速发展,特别是IBM PC个人计算机出现以后,打开了计算机普及的大门,促进了计算机在各行各业的应用,五六十年代,价格昂贵、体积庞大、耗电量惊人的计算机,只能在少数大型军事或科研设施中应用,今天由于采用了大规模集成电路,计算机已经进入普通的办公室和家庭。

标志集成电路水平的指标之一是集成度,即在一定尺寸的芯片上能做出多少个晶体管,从集成电路出现到今天,仅40余年,发展的速度却是惊人的,芯片越做越小,这对生产、生活的影响也是深远的。ENIAC计算机占地150平方米,重达30吨,耗电量几百瓦,其所完成的计算,今天高级一点的袖珍计算器皆可完成。这就是微电子技术和集成电路所创造的奇迹。

现状与前景

美国科学家最近指出,经过30多年的发展,计算机芯片的微型化已接近极限。计算机技术的进一步发展只能寄希望于全新的技术,如新材料、新的晶体管设计方法和分子层次的计算技术。

过去30多年来,半导体工业的发展基本上遵循穆尔法则,即安装在硅芯片上的晶体管数目每隔18个月就翻一番。芯片体积越来越小,包含的晶体管数目越来越多,蚀刻线宽越来越小;计算机的性能也因而越来越高,同时价格越来越低。但有人提出,这种发展趋势最多只能再持续10到15年的时间。

美国最大的芯片生产厂商英特尔公司的科学家保罗·A·帕坎最近在美国《科学》杂志上撰文说,穆尔法则(1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的法则)也许在未来10年里就会遇到不可逾越的障碍:芯片的微型化已接近极限。人们尚未找到超越该极限的方法,一些科学家将其称之为“半导体产业面临的最大挑战”。

目前最先进的超大规模集成电路芯片制造技术所能达到的最小线宽约为0.18微米,即一根头发的5%那样宽。晶体管里的绝缘层只有4到5个原子那样厚。日本将于2000年初开始批量生产线宽只有0. 13微米的芯片。预计这种芯片将在未来两年得到广泛应用。下一步是推出线宽0. 1微米的的芯片。帕坎说,在这样小的尺寸上,晶体管只能由不到100个原子构成。

芯片线宽小到一定程度后,线路与线路之间就会因靠得太近而容易互相干扰。而如果通过线路的电流微弱到只有几十个甚至几个电子,信号的背景噪声将大到不可忍受。尺寸进一步缩小,量子效应就会起作用,使传统的计算机理论完全失效。在这种情况下,科学家必须使用全新的材料、设计方法乃至运算理论,使半导体业和计算机业突破传统理论的极限,另辟蹊径寻求出路。

当前计算机发展的主流是什么呢?国内外比较一致的看法是

RISC

RISC是精简指令系统计算机(Reduced Instruction Set Computer)的英文缩写。所谓指令系统计算机所能执行的操作命令的集合。程序最终要变成指令的序列,计算机能执行。计算机都有自己的指令系统,对于本机指令系统的指令,计算机能识别并执行,识别就是进行译码——把代表操作的二进制码变成操作所对应的控制信号,从而进行指令要求的操作。一般讲,计算机的指令系统约丰富,它的功能也约强。RISC系统将指令系统精简,使系统简单,目的在于减少指令的执行时间,提高计算机的处理速度。传统的计算机一般都是每次取一条指令,而RISC系统采用多发射结构,在同一时间发射多条指令,当然这必须增加芯片上的执行部件。

并行处理技术

并行处理技术也是提高计算机处理速度的重要方向,传统的计算机,一般只有一个中央处理器,中央处理器中执行的也只是一个程序,程序的执行是一条接一条地顺序进行,通过处理器反映程序的数据也是一个接一个的一串,所以叫串行执行指令。并行处理技术可在同一时间内多个处理器中执行多个相关的或独立的程序。目前并行处理系统分两种:一种具有4个、8个甚至32个处理器集合在一起的并行处理系统,或称多处理机系统;另一种是将100个以上的处理器集合在一起,组成大规模处理系统。这两种系统不仅是处理器数量多少之分,其内部互连方式、存储器连接方式、操作系统支持以及应用领域都有很大的不同。

曾经有一段时间,超级计算机是利用与普通计算机不同的材料制造的。最早的克雷1号计算机是利用安装在镀铜的液冷式电路板上的奇形怪状的芯片、通过手工方式制造的。而克雷2号计算机看起来更加奇怪,它在一个盛有液态碳氟化合物的浴器中翻腾着气泡———采用的是“人造血液”冷却。并行计算技术改变了所有这一切。现在,世界上速度最快的计算机是美国的“Asci Red”, 这台计算机的运算速度为每秒钟2·1万亿次,它就是利用与个人计算机和工作站相同的元件制造的,只不过超级计算机采用的元件较多而已,内部配置了9000块标准奔腾芯片。鉴于目前的技术潮流,有一点是千真万确的,那就是超级计算机与其它计算机的差别正在开始模糊。

至少在近期,这一趋势很明显将会继续下去。那么,哪些即将到来的技术有可能会扰乱计算技术的格局,从而引发下一次超级计算技术革命呢?

这样的技术至少有三种:光子计算机、生物计算机和量子计算机。它们能够成为现实的可能性都很小,但是由于它们具有引发革命的潜力,因此是值得进行研究的。

光子计算机

光子计算机可能是这三种新技术中最接近传统的一种。几十年来,这种技术已经得到了有限的应用,尤其是在军用信号处理方面。

在光子计算技术中,光能够像电一样传送信息,甚至传送效果更好,,光束在把信息从一地传送至另一地的效果要优于电,这也就是电话公司利用光缆进行远距离通信的缘故。光对通信十分有用的原因,在于它不会与周围环境发生相互影响,这是它与电不同的一点。两束光线可以神不知鬼不觉地互相穿透。光在长距离内传输要比电子信号快约100倍,光器件的能耗非常低。预计,光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000到10000倍。

令人遗憾的是,正是这种极端的独立性使得人们难以制造出一种全光子计算机,因为计算处理需要利用相互之间的影响。要想制造真正的光子计算机,就必须开发出光学晶体管,这样就可以用一条光束来开关另一条光束了。这样的装置已经存在,但是要制造具有适合的性能特征的光学晶体管,还需要仰仗材料科学领域的重大突破。

生物计算机

与光子计算技术相比,大规模生物计算技术实现起来更为困难,不过其潜力也更大。不妨设想一种大小像柚子,能够进行实时图像处理、语音识别及逻辑推理的超级计算机。这样的计算机已经存在:它们就是人脑。自本世纪70年代以来,人们开始研究生物计算机(也叫分子计算机),随着生物技术的稳步发展,我们将开始了解并操纵制造大脑的基因学机制。

生物计算机将具有比电子计算机和光学计算机更优异的性能。如果技术进步继续保持目前的速度,可以想像在一二十年之后,超级计算机将大量涌现。这听起来也许像科幻小说,但是实际上已经出现了这方面的实验。例如,硅片上长出排列特殊的神经元的“生物芯片”已被生产出来。

在另外一些实验室里,研究人员已经利用有关的数据对DNA的单链进行了编码,从而使这些单链能够在烧瓶中实施运算。这些生物计算实验离实用还很遥远,然而1958年时我们对集成电路的看法也不过如此。

量子计算机

量子力学是第三种有潜力创造超级计算革命的技术。这一概念比光子计算或生物计算的概念出现得晚,但是却具有更大的革命潜力。由于量子计算机利用了量子力学违反直觉的法则,它们的潜在运算速度将大大快于电子计算机。事实上,它们速度的提高差不多是没有止境的。一台具有5000个左右量子位的量子计算机可以在大约3 0秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的素数问题。

眼下恰好有一项重要的用途适合这种貌似深奥的作业。通过对代表数据的代码进行加密,计算机数据得到保护。而解密的数学“钥匙”是以十分巨大的数字——一般长达250位——及其素数因子的形式出现的。这样的加密被认为是无法破译的,因为没有一台传统计算机能够在适当的时间里计算出如此巨大数字的素数因子。但是,至少在理论上,量子计算机可以轻易地处理这些素数加密方案。因此,量子计算机黑客将不仅能够轻而易举地获得常常出没于各种计算机网络(包括因特网)中的信用卡号码及其他个人信息,而且能够轻易获取政府及军方机密。这也正是某些奉行“宁为人先、莫落人后”这一原则的政府机构一直在投入巨资进行量子计算机研究的原因。

量子超级网络引擎

量子计算机将不大可能破坏因特网的完整性,不仅如此,它们到头来还可能给因特网带来巨大的好处。两年前,贝尔实验室的研究人员洛夫·格罗弗发现了用量子计算机处理我们许多人的一种日常事务的方法———搜寻隐藏在浩如烟海的庞大数据库内的某项信息。寻找数据库中的信息就像是在公文包里找东西一样。如果各不相同的量子位状态组合分别检索数据库不同的部分,那么其中的一种状态组合将会遭遇到所需查找的信息。

由于某些技术的限制,量子搜索所能带来的速度提高并没有预计的那么大,例如,如果要在1亿个地址中搜索某个地址,传统计算机需要进行大约5000万次尝试才能找到该地址;而量子计算机则需大约1万次尝试,不过这已经是很大的改善了,如果数据库增大的话,改善将会更大。此外,数据库搜索是一种十分基础的计算机任务,任何的改善都很可能对大批的应用产生影响。

迄今为止,很少有研究人员愿意预言量子计算机是否将会得到更为广泛的应用。尽管如此,总的趋势一直是喜人的。尽管许多物理学家————如果不是全部的话———一开始曾认为量子力学扑朔迷离的本性必定会消除实用量子计算技术面临的难以捉摸而又根深蒂固的障碍,但已经进行的深刻而广泛的理论研究却尚未能造就一台实实在在的机器。

那么,量子计算机的研究热潮到底意味着什么?计算技术的历史表明,总是先有硬件和软件的突破,然后才出现需要由它们解决的问题。或许,到我们需要检索那些用普通计算机耗时数月才能查完的庞大数据库时,量子计算机才将会真正开始投入运行。研究将能取代电子计算机的技术并非易事。毕竟,采用标准微处理器技术的并行计算机每隔几年都会有长足的进步。因此,任何要想取代它的技术必须极其出色。不过,计算技术领域的进步始终是十分迅速的,并且充满了意想不到的事情。对未来的预测从来都是靠不住的,事后看来,那些断言“此事不可行”的说法,才是最最愚蠢的。

除了超级计算机外,未来计算机还会在哪些方面进行发展呢?

多媒体技术

多媒体技术是进一步拓宽计算机应用领域的新兴技术。它是把文字、数据、图形、图像和声音等信息媒体作为一个集成体有计算机来处理,把计算机带入了一个声、文、图集成的应用领域。多媒体必须要有显示器、键盘、鼠标、操纵杆、视频录象带/盘、摄象机、输入/输出、电讯传送等多种外部设备。多媒体系统把计算机、家用电器、通信设备组成一个整体由计算机统一控制和管理。多媒体系统将对人类社会产生巨大的影响。

网络

当前的计算机系统多是连成网络的计算机系统。所谓网络,是指在地理上分散布置的多台独立计算机通过通信线路互连构成的系统。根据联网区域的大小,计算机网络可分成居域网和远程网。小至一个工厂的各个车间和办公室,大到跨洲隔洋都可构成计算机网。因特网将发展成为人类社会中一股看不见的强大力量--它悄无声息地向人们传递各种信息,以最快、最先进的手段方便人类的工作和生活。现在的因特网发展有将世界变成“地球村”的趋势。

专家认为PC机不会马上消失,而同时单功能或有限功能的终端设备(如手执电脑、智能电话)将挑战PC机作为计算机革新动力的地位。把因特网的接入和电子邮件的功能与有限的计算功能结合起来的“置顶式”计算机如网络电视将会很快流行开来。单功能的终端最终会变得更易应用

智能化计算机

我们对大脑的认识还很肤浅,但是使计算机智能化的工作绝不能等到人们对大脑有足够认识以后才开始。使计算机更聪明,从开始就是人们不断追求的目标。目前用计算机进行的辅助设计、翻译、检索、绘图、写作、下棋、机械作业等方面的发展,已经向计算机的智能化迈进了一步。随着计算机性能的不断提高,人工智能技术在徘徊了50年之后终于找到了露脸的机会,世界头号国际象棋大师卡斯帕罗夫向“深蓝”的俯首称臣,让人脑第一次尝到了在电脑面前失败的滋味。人类从来没有像今天这样深感忧惧,也从来没有像今天这样强烈地感受到认识自身的需要。

目前的计算机,多数是冯·诺依曼型计算机,它在认字、识图、听话及形象思维方面的功能特别差。为了使计算机更加人工智能化,科学家开始使计算机模拟人类大脑的功能,近年来,各先进国家注意开展人工神经网络的研究,向计算机的智能化迈出了重要的一步。

人工神经网络的特点和优越性,主要表现在三个方面:具有自学功能。六如实现图象识别时,只要线把许多不同的图象样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学功能,漫漫学会识别类似的图像。自学功能对于预测有特别重要的意义。预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供同经济预测、市场预测、效益预测、其前途是很远大的。

具有联想储存功能。人的大脑是具有两厢功能的。如果有人和你提起你幼年的同学张某某。,你就会联想起张某某的许多事情。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。

具有高速寻找优化解的能力。寻找一个复杂问题的优化解,往往需要很大的计算量,利用一个针对某问题而设计的反馈人工神经网络,发挥计算机的高速运算能力,可能很快找到优化解。

人工神经网络是未来为电子技术应用的新流域。智能计算机的构成,可能就是作为主机的冯·诺依曼机与作为智能外围的人工神经网络的结合。

人们普遍认为智能计算机将像穆尔定律(1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的定律)的应验那样必然出现。提出这一定律的英特尔公司名誉董事长戈登·穆尔本人也同意这一看法,他认为:“硅智能将发展到很难将计算机和人区分开来的程度。”但是计算机智能不会到此为止。许多科学家断言,机器的智慧会迅速超过阿尔伯特·爱因斯坦和霍金的智慧之和。霍金认为,就像人类可以凭借其高超的捣弄数字的能力来设计计算机一样,智能机器将创造出性能更好的计算机。最迟到下个世纪中叶(而且很可能还要快得多),计算机的智能也许就会超出人类的理解能力。

什么是计算机语言

计算机语言的种类非常的多,总的来说可以分成机器语言,汇编语言,高级语言三大类。

电脑每做的一次动作,一个步骤,都是按照以经用计算机语言编好的程序来执行的,程序是计算机要执行的指令的集合,而程序全部都是用我们所掌握的语言来编写的。所以人们要控制计算机一定要通过计算机语言向计算机发出命令。

计算机所能识别的语言只有机器语言,即由0和1构成的代码。但通常人们编程时,不采用机器语言,因为它非常难于记忆和识别。

目前通用的编程语言有两种形式:汇编语言和高级语言。

汇编语言的实质和机器语言是相同的,都是直接对硬件操作,只不过指令采用了英文缩写的标识符,更容易识别和记忆。它同样需要编程者将每一步具体的操作用命令的形式写出来。汇编程序通常由三部分组成:指令、伪指令和宏指令。汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作,例如移动、自增,因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错,而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识,但汇编语言的优点也是显而易见的,用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的,而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小,而且执行速度很快。

高级语言是目前绝大多数编程者的选择。和汇编语言相比,它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令,并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节,例如使用堆栈、寄存器等,这样就大大简化了程序中的指令。同时,由于省略了很多细节,编程者也就不需要有太多的专业知识。

高级语言主要是相对于汇编语言而言,它并不是特指某一种具体的语言,而是包括了很多编程语言,如目前流行的VB、VC、FoxPro、Delphi等,这些语言的语法、命令格式都各不相同。

高级语言所编制的程序不能直接被计算机识别,必须经过转换才能被执行,按转换方式可将它们分为两类:

解释类:执行方式类似于我们日常生活中的“同声翻译”,应用程序源代码一边由相应语言的解释器“翻译”成目标代码(机器语言),一边执行,因此效率比较低,而且不能生成可独立执行的可执行文件,应用程序不能脱离其解释器,但这种方式比较灵活,可以动态地调整、修改应用程序。

编译类:编译是指在应用源程序执行之前,就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言),因此其目标程序可以脱离其语言环境独立执行,使用比较方便、效率较高。但应用程序一旦需要修改,必须先修改源代码,再重新编译生成新的目标文件(* .OBJ)才能执行,只有目标文件而没有源代码,修改很不方便。现在大多数的编程语言都是编译型的,例如Visual C++、Visual Foxpro、Delphi等。

书 名 数字逻辑

丛 书 名 21世纪高等学校计算机规划教材——精品系列

标准书号 ISBN 978-7-115-24868-8

编目分类 TP302.2

作 者 王茜 黄仁 许光辰 编著

出版社人民邮电出版社

责任编辑 刘博

开 本 16 开

印 张 19

字 数 501 千字

页 数 296 页

装 帧 平装

版 次 第1版第1次

初版时间 2011年5月

本 印 次 2011年5月

首 印 数 -- 册

定 价 34.00 元

内容提要

本书从理论基础和实践出发,对数字系统的基础结构和现代设计方法与设计手段进行了深入浅出的论述,并选取作者在实际工程应用中的一些相关实例,来举例解释数字系统的设计方案。通过对基于VLSI和ULSI芯片的设计方法的介绍,阐述了现代基于芯片设计的数字系统设计的新思维和新方法,本书所提供的设计方法也可用作为理解复杂数字系统的设计基础。

全书共分7章,基本内容包括基础概念的建立;传统设计方法到现代设计方法的过渡,同时也是新技术、新方法的基础;简单介绍EDA技术概念;VHDL语言及数字系统功能模块设计;复杂数字系统设计应考虑的问题。由于复杂数字系统设计内容所描述的设计示例,渗入了实际工程中众多非功能设计需求,建议这部分内容在教学中可作为选学,由任课教师根据教学大纲来考虑本部分内容的教学。

本书可作为计算机及相关专业的教材,也可供相关科技人员的自学参考。

作者简介

王茜,博士,副教授,计算机学院副院长,兼任全国高等教育计算机教育研究会秘书长、重庆计算机学会教育与培训专业委员会主任。主要研究方向为计算机网络与通信,作为项目负责人或主研先后参加的科研项目有国家自然科学基金,国家“九五”攻关项目“远程教育管理技术,“十五”科技攻关项目“课件制作与智能答疑工具”,教育部现代远程教育工程项目“《计算机组成原理》网络课程”,教育部留学基金项目“电子商务应用技术研究”,重庆市科委项目“电子商务安全性研究” ,重庆市科委攻关“基于SPKI的安全多渠道电子支付系统研究”,以及国际合作、横向科研项目等近20项。在国际及全国性会议和杂志发表论文10多篇。

目录

第1章 基础概念 1

1.1 概述 1

1.2 基础知识 2

1.2.1 脉冲信号 2

1.2.2 半导体的导电特性 4

1.2.3 二极管开关特性 8

1.2.4 三极管开关特性 10

1.2.5 三极管3种连接方法 13

1.3 逻辑门电路 14

1.3.1 DTL门电路 15

1.3.2 TTL门电路 16

1.3.3 CML门电路 18

1.4 逻辑代数与基本逻辑运算 20

1.4.1 析取联结词与正“或”门电路 20

1.4.2 合取联结词与正“与”门电路 21

1.4.3 否定联结词与“非”门电路 22

1.4.4 复合逻辑门电路 22

1.4.5 双条件联结词与“同或”电路 24

1.4.6 不可兼或联结词与“异或”电路 24

1.5 触发器基本概念与分类 25

1.5.1 触发器与时钟 27

1.5.2 基本RS触发器 27

1.5.3 可控RS触发器 29

1.5.4 主从式JK触发器 31

1.5.5 D型触发器 34

1.5.6 T型触发器 37

习题 38

第2章 数字编码与逻辑代数 39

2.1 数字系统中的编码表示 39

2.1.1 原码、补码、反码 41

2.1.2 原码、反码、补码的运算举例 47

2.1.3 基于计算性质的几种常用二-十进制编码 48

2.1.4 基于传输性质的几种可靠性编码 51

2.2 逻辑代数基础与逻辑函数化简 57

2.2.1 逻辑代数的基本定理和规则 57

2.2.2 逻辑函数及逻辑函数的表示方式 59

2.2.3 逻辑函数的标准形式 62

2.2.4 利用基本定理简化逻辑函数 66

2.2.5 利用卡诺图简化逻辑函数 68

习题 74

第3章 数字系统基本概念 76

3.1 数字系统模型概述 76

3.1.1 组合逻辑模型 77

3.1.2 时序逻辑模型 77

3.2 组合逻辑模型结构的数字系统分析与设计 81

3.2.1 组合逻辑功能部件分析 81

3.2.2 组合逻辑功能部件设计 85

3.3 时序逻辑模型下的数字系统分析与设计 92

3.3.1 同步与异步 93

3.3.2 同步数字系统功能部件分析 94

3.3.3 同步数字系统功能部件设计 99

3.3.4 异步数字系统分析与设计 114

3.4 基于中规模集成电路(MSI)的数字系统设计 126

3.4.1 中规模集成电路设计方法 126

3.4.2 中规模集成电路设计举例 127

习题 138

第4章 可编程逻辑器件 142

4.1 可编程逻辑器件(PLD)演变 142

4.1.1 可编程逻辑器件(PLD) 144

4.1.2 可编程只读存储器(PROM) 146

4.1.3 现场可编程逻辑阵列(FPLA) 148

4.1.4 可编程阵列逻辑(PAL) 149

4.1.5 通用阵列逻辑(GAL) 152

4.2 可编程器件设计 160

4.2.1 可编程器件开发工具演变 160

4.2.2 可编程器件设计过程与举例 160

4.3 两种常用的HDPLD可编程逻辑器件 164

4.3.1 按集成度分类的可编程逻辑器件 164

4.3.2 CPLD可编程器件 165

4.3.3 FPGA可编程器件 169

习题 173

第5章 VHDL基础 175

5.1 VHDL简介 175

5.2 VHDL程序结构 176

5.2.1 实体 176

5.2.2 结构体 180

5.2.3 程序包 183

5.2.4 库 184

5.2.5 配置 186

5.2.6 VHDL子程序 187

5.3 VHDL中结构体的描述方式 190

5.3.1 结构体的行为描述方式 190

5.3.2 结构体的数据流描述方式 192

5.3.3 结构体的结构描述方式 192

5.4 VHDL要素 195

5.4.1 VHDL文字规则 195

5.4.2 VHDL中的数据对象 196

5.4.3 VHDL中的数据类型 197

5.4.4 VHDL的运算操作符 201

5.4.5 VHDL的预定义属性 203

5.5 VHDL的顺序描述语句 205

5.5.1 wait等待语句 205

5.5.2 赋值语句 206

5.5.3 转向控制语句 207

5.5.4 空语句 212

5.6 VHDL的并行描述语句 212

5.6.1 并行信号赋值语句 212

5.6.2 块语句 217

5.6.3 进程语句 217

5.6.4 生成语句 219

5.6.5 元件例化语句 221

5.6.6 时间延迟语句 222

习题 223

第6章 数字系统功能模块设计 255

6.1 数字系统功能模块 225

6.1.1 功能模块概念 225

6.1.2 功能模块外特性及设计过程 226

6.2 基于组合逻辑模型下的VHDL设计 226

6.2.1 基本逻辑门电路设计 226

6.2.2 比较器设计 229

6.2.3 代码转换器设计 231

6.2.4 多路选择器与多路分配器设计 232

6.2.5 运算类功能部件设计 233

6.2.6 译码器设计 237

6.2.7 总线隔离器设计 238

6.3 基于时序逻辑模型下的VHDL设计 240

6.3.1 寄存器设计 240

6.3.2 计数器设计 242

6.3.3 并/串转换器设计 245

6.3.4 串/并转换器设计 246

6.3.5 七段数字显示器(LED)原理分析与设计 247

6.4 复杂数字系统设计举例 250

6.4.1 高速传输通道设计 250

6.4.2 多处理机共享数据保护锁设计 257

习题 265

第7章 系统集成 266

7.1 系统集成基础知识 266

7.1.1 系统集成概念 266

7.1.2 系统层次结构模式 268

7.1.3 系统集成步骤 269

7.2 系统集成规范 271

7.2.1 基于总线方式的互连结构 271

7.2.2 路由协议 276

7.2.3 系统安全规范与防御 281

7.2.4 时间同步 283

7.3 数字系统的非功能设计 286

7.3.1 数字系统中信号传输竞争与险象 286

7.3.2 故障注入 288

7.3.3 数字系统测试 290

7.3.4 低能耗系统与多时钟技术 292

习题 295 书 名

数字逻辑

作 者:王春露孙丹丹

出版社:清华大学出版社

出版时间: 2010年02月

ISBN: 9787302214601

开本: 16开

定价: 23.80 元

内容简介

《数字逻辑》主要介绍数字逻辑电路和数字系统的基础理论和方法。书中系统地阐述了数制与编码、逻辑代数基础、组合逻辑电路的分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计、可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言以及数字系统的分析与设计。《数字逻辑》可作为计算机、电子、通信及自动化等专业的本科生教材,也可供相关领域的工程技术人员参考。

作者介绍

王春露,1969年出生,毕业于哈尔滨工业大学计算机系,现为北京邮电大学计算机学院副教授、硕士生导师,北京邮电大学服务科学与智能交通技术研究中心主任。长期从事“数字逻辑”课程的教学工作,积累了丰富的教学资源,形成比较成熟的课程体系。长期从事相关领域科研工作,主要研究方向为计算机网络、信息安全、智能交通。在工程和科学实践中,主持完成了多项国家级、省部级项目。作为负责人主持的国家级项网主要有国家科技支撑计划重大专项项目1项、国家自然科学基金项目1项,发表高水平科技论文40余篇,编著《数字逻辑题解》、《计算机组成原理》、《数字逻辑与数字系统》、《计算机组织与结构》等多本教材。

图书目录

第1章数字逻辑基础

第2章 组合逻辑电路

第3章 触发器

第4章 时序电路

第5章 可编程逻辑器件

第6章 硬件描述语言VHDL简介

第7章 现代数字系统设计

附录 第二套扫描码

参考文献

…… 书 名

: 数字逻辑(面向21世纪高职高专计算机类专业新编系列教材)

作 者:宋锦河

出版社:武汉理工大学出版社

出版时间: 2004

ISBN: 9787562921271

开本: 16

定价: 20.00 元

内容介绍

《数字逻辑》是依据教育部制定的《高职高专教育数字电子技术基础课程教学基本要求》编写的。

全书共分8章。主要内容包括:数字电路基础,门电路,逻辑代数基础,基本组合逻辑电路,触发器,时序逻辑电路,脉冲产生与变换电路,数/模和模/数转换器。?

《数字逻辑》内容广博,语言浅显,结构清晰,实例丰富,注重“讲、学、做”统一协调,便于学生自学。《数字逻辑》除可供高职高专及成人教育计算机、电力、电子、通信及自动化等专业作为教材外,还可供有关技术人员阅读参考。

书籍目录

1数字电路基础

1.1几种常用数制及转换

1.1.1几种常用数制

1.1.2不同数制间的转换

1.2二进制数的算术运算

1.2.1二进制加法

1.2.2二进制减法

1.2.3二进制乘法

1.2.4二进制除法

1.3晶体管的开关特性

1.3.1二极管的开关特性

1.3.2三极管的开关特性

1.4反相器

1.4.1电路组成

1.4.2工作原理

1.4.3带负载能力

1.4.4抗干扰能力

1.4.5动态特性

本章小结

习题1

2门电路

2.1分立元件门电路

2.1.1与门

2.1.2或门

2.1.3非门

2.1.4与非门和或非门

2.2集成TTL门电路

2.2.1TTL与非门电路及工作原理

2.2.2TTL与非门的电气特性

2.2.3TTL与非门的改进型电路

2.2.4常用TTL与非门的器件类型和主要技术指标

2.2.5其他类型的TTL门电路

2.3其他双极型门电路

2.3.1高阈值集成电路(HTL电路)

2.3.2射极耦合逻辑电路(ECL电路)

2.4MOS门电路

2.4.1MOS反相器电路及工作原理

2.4.2CMOS反相器的电气特性

2.4.3常用CMOS反相器的型号和主要技术指标

2.4.4CMOS传输门和模拟开关

2.4.5CMOS与非门、或非门和三态门

本章小结

习题2

3逻辑代数基础

3.1逻辑变量和逻辑函数

3.2常用的公式和定理

3.2.1与运算

3.2.2或运算

3.2.3非运算

3.2.4摩根定理

3.3逻辑函数的表示方法

3.3.1真值表

3.3.2逻辑表达式

3.3.3逻辑图

3.4逻辑函数的化简

3.4.1最简的概念

3.4.2公式化简法

3.4.3卡诺图化简法

3.4.4最简与或式转换为最简与非与非式和最简或非或非式

3.4.5具有约束的逻辑函数的化简

本章小结

习题3

4基本组合逻辑电路

4.1组合逻辑电路分析方法

4.2组合逻辑电路的设计

4.3常用中规模组合逻辑电路及其应用

4.3.1译码器

4.3.2码制变换译码器

4.3.3数据选择器

4.3.4编码器

4.3.5数字比较器

4.3.6加法器

本章小结

习题4

5触发器

5.1概述

5.2基本RS触发器

5.2.1电路组成

5.2.2工作原理

5.2.3功能描述

5.3同步触发器

5.3.1同步RS触发器

5.3.2同步D触发器

5.3.3同步JK触发器

5.3.4同步触发器的空翻和振荡现象

5.4主从触发器

5.4.1主从RS触发器

5.4.2主从JK触发器

5.4.3主从T触发器

5.4.4主从触发器的一次翻转现象

5.5边沿触发器

5.5.1负边沿JK触发器

5.5.2维持阻塞D触发器

5.6不同类型触发器间的相互转换

5.6.1JK触发器转换为RS、D和T触发器

5.6.2D触发器转换为JK、T和RS触发器

本章小结

习题5

6时序逻辑电路

6.1概述

6.2寄存器

6.2.1数码寄存器

6.2.2移位寄存器

6.3集成芯片74194的应用

6.3.174194的逻辑功能

6.3.2数字式彩灯控制器

6.4计数器

6.4.1异步计数器

6.4.2同步计数器

6.574163的应用

6.5.174163的逻辑功能

6.5.2用74163构成2~16进制加法计数器

6.5.3用74163构成10进制余3码加法计数器

6.5.4用74163构成17~256进制加法计数器

本章小结

习题6

7脉冲产生与变换电路

7.1555定时器

7.1.1电路组成

7.1.2工作原理

7.1.3基本功能

7.2施密特触发器

7.2.1电路组成

7.2.2工作原理

7.2.3应用举例

7.3单稳态触发器

7.3.1电路组成

7.3.2工作原理

7.3.3暂稳状态时间(输出脉冲宽度)

7.3.4应用举例

7.4多谐振荡器

7.4.1电路组成

7.4.2工作原理

7.4.3振荡周期

7.4.4应用举例

本章小结

习题7

8数/模和模/数转换器

8.1D/A转换器

8.1.1T型电阻D/A转换器

8.1.2D/A转换器的主要技术参数

8.1.3D/A转换器应用电路

8.2A/D转换器

8.2.1A/D转换的过程

8.2.2逐次逼近型A/D转换器

8.2.3A/D转换的主要技术参数

8.2.4A/D转换器应用电路

本章小结

习题8

参考文献 基本信息

书名:数字逻辑

书号:7-113-07915

作者:朱勇 等

定价:32.00元

出版日期:2007年12月

获奖信息:普通高等教育“十一五”国家级规划教材

配套教材:数字逻辑习题解答与实验指导

出版单位:中国铁道出版社

简介

本教材根据普通高等学校计算机专业教学大纲精神,以及数字电路与逻辑设计课程的特点编写而成,全面系统地阐述了数字电路与逻辑设计的基本理论、基本概念、基本方法以及现代逻辑设计技术。全书共分9章:数制与编码、逻辑代数基础、组合逻辑、同步时序逻辑、异步时序逻辑、脉冲产生电路、数/模与模/数转换电路、编程逻辑及EDA设计。本教材的编者是长期从事高校数字逻辑课程教学的骨干教师,并有丰富的数字系统设计经验与相关项目工程背景。教材中不仅对经典逻辑理论作了详细地论述,同时也考虑到当今数字电路与逻辑设计的发展趋势,介绍了当今先进的逻辑设计方法与技术,如PLD(可编程逻辑器件)、HDL(硬件描述语言)、SoC(片上系统)、EDA(电子设计自动化)技术等。理论紧密联系实践。

书目录

第1章 数制与编码

第2章 逻辑代数基础

第3章 组合逻辑

第4章 同步时序逻辑

第5章 异步时序逻辑

第6章 脉冲产生电路

第7章 数/模与模/数转换电路

第8章 编程逻辑

第9章 EDA设计

附录A 逻辑符号对照表

参考文献 基本资料

书名:数字逻辑

作者:何火娇 主编 任力生 姚传安 副主编

书号:978-7-113-11706

出版社:中国铁道出版社

出版时间:2010年8月

定价:25.00

内容摘要

全书共分为9章,主要内容有数字电路基础、逻辑运算门电路、逻辑代数和逻辑函数化简、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器和可编程逻辑器件、数/模、模/数转换和数字系统设计等。“数字逻辑”课程是电气信息类专业学生的专业基础课程。本书精选教学内容,突出数字电路的分析方法和数字集成逻辑器件功能分析,具有重点突出、叙述通俗和实用的特点;并从学生自学的角度出发,把每节的重点教学内容精心设计成思考题,以帮助学生掌握本节的教学内容,培养学生的学习能力。书中还配有大量例题和习题供学生学习与训练。本书适合作为计算机专业本科生“数字逻辑”课程的教材,也可作为电气信息类其他相关专业的教材。

章节目录

第1章 数字电路基础

第2章 逻辑运算门电路

第3章 逻辑代数和逻辑函数化简

第4章 组合逻辑电路

第5章 触发器

第6章 时序逻辑电路

第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件

第8章 数/模和/转换电路

第9章 数字系统设计

附录A 部分思考题及习题答案

参考文献

 
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