计算机原理课件.
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开关理论基础
1.1 1.2 1.3 1.4 二进制系统 数码与数制 逻辑函数及其描述工具 布尔代数
1.1 二进制系统
1.1.1 连续量和离散量
1、连续量
通常称作模拟量：连续性。如大多数物理量，如温度、压力、流量、液面等。
1.1 二进制系统
1.1.1 连续量和离散量
2、离散量
又称数字量：离散性，按时间点采样。具有精度高、传输高效、易存储、 易处理等优点。
1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 1、三个术语
数字系统中的信息有两类：
数码：代表一个确切的数字，如二进制数，八进制数等。 代码：特定的二进制数码组，是不同信号的代号，不一定有数的意义。
编码：n位二进制数可以组合成2n个不同的信息，给每个信息规定一个具体码组，
这种过程叫编码。 数字系统中常用的编码有两类，一类是二进制编码，另一类是二—十进制编码。
【例1】周期数字波形的区段如图所示，测量值用μs表示，求脉冲周期 、 脉冲频率、脉冲频宽比。
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
1、十进制计数制
计数规律：逢十进一。
任意一个十进制数(S)10，可以表示为
(S)10=kn10n-1+kn-110n-2+...+k1100+k010-1+k-110-2+...+k-m10-m-1
任意一个八进制数可以表示成 (S)8=kn8n-1+kn-18n-2+...+k180+k08-1+k-18-2+...+k-m8-m-1 其中，ki：可取0，1，2，…，7八个数之一 m、n：正整数 8：八进制的基数 【例4】(67．731)8=6×81+7×80+7×8-1+3×8-2+1×8-3
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
4、十六进制计数制
计数规律：逢十六进一。
任意一个十六进制数可以表示成 (S)16=kn10n-1+kn-110n-2+...+k1100+k010-1+k-110-2+...+k-m10-m-1
其中，ki：可取0，1，2，…，9，A，B，C，D，E，F
等十六个数码、字母之一 m、n：正整数 16：十六进制的基数 【例5】(8AE6)16=8×163+A×162+E×161+3×160
2、十进制<——二进制、八进制、十六进制
规律： 按权展开做加法。
1.2 数制与码制
1.2.2 进位计数制的相互转换
3、二进制<——>八进制、十六进制
规律： 一位八进制数表示的数值恰好相当于三位二进制数能表示的数值。 一位十六进制数表示的数值恰好相当于四位二进制数能表示的数值。 因此彼此之间的转换极为方便：只要从小数点开始，分别向左右展开。
0 1
8 9
2
3 4 5 6
0010
0011 0100 0101 0110
0011
0010 0110 0111 0101
10
11 12 13 14
1010
1011 1100 1101 1110
1111
1110 1010 1011 1001
7
0111
0100
15
1111
1000
1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 3、二-十进制码
1.3 逻辑函数 及其描述工具
1.1 二进制系统
1.1.2 开关量
1.开关量的定义
二状态系统（二进制系统）的两个数字状态1和0称为开关量，亦称比特。
数字电路的逻辑电平范围
1.1 二进制系统
1.1.2 开关量
2.码的定义
数字状态1和0的组合称为码。
010111001，1101，1011101010
用于表示数字1和0的电平称为逻辑电平。
1.2 数制与码制
1.2.2 进位计数制的相互转换
为什么要转换 ？ 人们习惯的是十进制数，计算机采用的是二进制数，人们书 写时又多采用八进制数或十六进制数，因此，必然产生各种 进位计数制间的相互转换问题。
1.2 数制与码制
1.2.2 进位计数制的相互转换
1、十进制——>二进制、八进制、十六进制
规律： 1、整数、小数分开做； 2、一个十进制整数转化成二进制数时，按除2取余方法进行； 3、一个十进制小数转化成二进制数时，按乘2取整方法进行； 4、一个十进制整数转化成八进制数时，按除8取余方法进行； 5、一个十进制小数转化成八进制数时，按乘8取整方法进行； 6、一个十进制整数转化成十六进制数时，按除16取余方法进行； 7、一个十进制小数转化成十六进制数时，按乘16取整方法进行。
1.1 二进制系统
1.1.3 数字波形
1、理想的脉冲波形
1.1 二进制系统
1.1.3 数字波形
2、非理想的脉冲波形
上升沿 50%到 下降沿 50%的时间称为脉冲宽度。
脉冲周期T
脉冲频率f=1/T 脉冲频宽比（Duty Cycle 占空系数） D=(tW/T)X100%
1.1 二进制系统
1.1.3 数字波形
其中，ki：0—9十个数码中的任意一个 m、n：正整数
10：十进制的基数
【例2】(2001．9)10＝2×103+0×102+0×101+1×100+9×10-1
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
2、二进制计数制
计数规律：逢二进一。
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
3、八进制计数制
计数规律：逢八进一。
BCD码：用二进制代码对十进制数进行编码，它既具有二进制码的形式(四位二进制码)，又有十 进制数的特点(每四位二进制码是一位十进制数)。
1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 3、二-十进制码
8421码：编码值与ASCII码字符0到9的的低4位码相同，易于实现人机联系。 余3码：是在8421码的基础上，把每个代码都加0011码而形成的。它的主要 优点是执行十进制数相加时，能正确地产生进位信号，而且还给减法运算带 来了方便。 格雷码：循环码中的一种，任何两个相邻的代码只有一个二进制位的状态不 同，有利于抗干扰。
1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 2、二进制码
自然码：有权码，每位代码都有固定权值，结构形式与二进制数完全相同。 循环码：无权码，每位代码无固定权值，任何相邻的两个码组中，仅有一位代码不 同 （码距为1）。 循环码又叫单位距离码 。
十进制数 自然二 进制码 0000 0001 循环二 进制码 0000 0001 十进制数 自然二 进制码 1000 1001 循环二Hale Waihona Puke Baidu进制码 1100 1101
1.1 1.2 1.3 1.4 二进制系统 数码与数制 逻辑函数及其描述工具 布尔代数
1.1 二进制系统
1.1.1 连续量和离散量
1、连续量
通常称作模拟量：连续性。如大多数物理量，如温度、压力、流量、液面等。
1.1 二进制系统
1.1.1 连续量和离散量
2、离散量
又称数字量：离散性，按时间点采样。具有精度高、传输高效、易存储、 易处理等优点。
1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 1、三个术语
数字系统中的信息有两类：
数码：代表一个确切的数字，如二进制数，八进制数等。 代码：特定的二进制数码组，是不同信号的代号，不一定有数的意义。
编码：n位二进制数可以组合成2n个不同的信息，给每个信息规定一个具体码组，
这种过程叫编码。 数字系统中常用的编码有两类，一类是二进制编码，另一类是二—十进制编码。
【例1】周期数字波形的区段如图所示，测量值用μs表示，求脉冲周期 、 脉冲频率、脉冲频宽比。
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
1、十进制计数制
计数规律：逢十进一。
任意一个十进制数(S)10，可以表示为
(S)10=kn10n-1+kn-110n-2+...+k1100+k010-1+k-110-2+...+k-m10-m-1
任意一个八进制数可以表示成 (S)8=kn8n-1+kn-18n-2+...+k180+k08-1+k-18-2+...+k-m8-m-1 其中，ki：可取0，1，2，…，7八个数之一 m、n：正整数 8：八进制的基数 【例4】(67．731)8=6×81+7×80+7×8-1+3×8-2+1×8-3
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
4、十六进制计数制
计数规律：逢十六进一。
任意一个十六进制数可以表示成 (S)16=kn10n-1+kn-110n-2+...+k1100+k010-1+k-110-2+...+k-m10-m-1
其中，ki：可取0，1，2，…，9，A，B，C，D，E，F
等十六个数码、字母之一 m、n：正整数 16：十六进制的基数 【例5】(8AE6)16=8×163+A×162+E×161+3×160
2、十进制<——二进制、八进制、十六进制
规律： 按权展开做加法。
1.2 数制与码制
1.2.2 进位计数制的相互转换
3、二进制<——>八进制、十六进制
规律： 一位八进制数表示的数值恰好相当于三位二进制数能表示的数值。 一位十六进制数表示的数值恰好相当于四位二进制数能表示的数值。 因此彼此之间的转换极为方便：只要从小数点开始，分别向左右展开。
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1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 3、二-十进制码
1.3 逻辑函数 及其描述工具
1.1 二进制系统
1.1.2 开关量
1.开关量的定义
二状态系统（二进制系统）的两个数字状态1和0称为开关量，亦称比特。
数字电路的逻辑电平范围
1.1 二进制系统
1.1.2 开关量
2.码的定义
数字状态1和0的组合称为码。
010111001，1101，1011101010
用于表示数字1和0的电平称为逻辑电平。
1.2 数制与码制
1.2.2 进位计数制的相互转换
为什么要转换 ？ 人们习惯的是十进制数，计算机采用的是二进制数，人们书 写时又多采用八进制数或十六进制数，因此，必然产生各种 进位计数制间的相互转换问题。
1.2 数制与码制
1.2.2 进位计数制的相互转换
1、十进制——>二进制、八进制、十六进制
规律： 1、整数、小数分开做； 2、一个十进制整数转化成二进制数时，按除2取余方法进行； 3、一个十进制小数转化成二进制数时，按乘2取整方法进行； 4、一个十进制整数转化成八进制数时，按除8取余方法进行； 5、一个十进制小数转化成八进制数时，按乘8取整方法进行； 6、一个十进制整数转化成十六进制数时，按除16取余方法进行； 7、一个十进制小数转化成十六进制数时，按乘16取整方法进行。
1.1 二进制系统
1.1.3 数字波形
1、理想的脉冲波形
1.1 二进制系统
1.1.3 数字波形
2、非理想的脉冲波形
上升沿 50%到 下降沿 50%的时间称为脉冲宽度。
脉冲周期T
脉冲频率f=1/T 脉冲频宽比（Duty Cycle 占空系数） D=(tW/T)X100%
1.1 二进制系统
1.1.3 数字波形
其中，ki：0—9十个数码中的任意一个 m、n：正整数
10：十进制的基数
【例2】(2001．9)10＝2×103+0×102+0×101+1×100+9×10-1
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
2、二进制计数制
计数规律：逢二进一。
1.2 数制与码制
1.2.1 进位计数制
3、八进制计数制
计数规律：逢八进一。
BCD码：用二进制代码对十进制数进行编码，它既具有二进制码的形式(四位二进制码)，又有十 进制数的特点(每四位二进制码是一位十进制数)。
1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 3、二-十进制码
8421码：编码值与ASCII码字符0到9的的低4位码相同，易于实现人机联系。 余3码：是在8421码的基础上，把每个代码都加0011码而形成的。它的主要 优点是执行十进制数相加时，能正确地产生进位信号，而且还给减法运算带 来了方便。 格雷码：循环码中的一种，任何两个相邻的代码只有一个二进制位的状态不 同，有利于抗干扰。
1.2 数制与码制
1.2.3 二进制编码 2、二进制码
自然码：有权码，每位代码都有固定权值，结构形式与二进制数完全相同。 循环码：无权码，每位代码无固定权值，任何相邻的两个码组中，仅有一位代码不 同 （码距为1）。 循环码又叫单位距离码 。
十进制数 自然二 进制码 0000 0001 循环二 进制码 0000 0001 十进制数 自然二 进制码 1000 1001 循环二Hale Waihona Puke Baidu进制码 1100 1101