数字逻辑电路笔记
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 走进数字化新时代
数字化（Digital）指信息（计算机）领域的数字技术向人类生活各个领域全面推进的过程，包括通信领域、大众传播领域内的传播技术手段以数字制式全面替代传统模拟制式的转变过程。
1946年，世界上第一台通用数字电子计算机问世，这是人类科技史上具有深远意义的一个新起点。计算机技术的不断提高和广泛使用，大大提高了人类处理、存储信息的能力。随着计算机网络的出现，又大大提高和扩展了人类交流信息的能力。计算机处理、存储、传送信息的基本单位是“比特”（bit，binary digit 之缩写），即由1和0所组成的二进位数字。因此，人们所说今天是信息时代或计算机时代或数字时代或比特时代，其根本含义是等同的。 1995年，美国麻省理工学院教授兼媒体实验室主任尼葛洛庞蒂推出了新作《数字化生存》，将数字化提高到了空前未有的地步。他认为物质时代世界的基本粒子如果说是“原子”的话，那么构成信息时代新世界的基本粒子就是“比特”。 “比特，作为信息的DHA正迅速取代原子而成为人类社会的基本要素”。他的一句名言“计算不再和计算机有关，它将决定我们的生存”传遍了全球。尽管尼氏将“比特”褒扬得无所不能的观点受到一些人的批评，尽管“数字化将决定我们生存”的论断也受到不少人的质疑，但几乎所有的人都无法回避眼前的事实：数字化的浪潮正滚滚向前。
我们只有打造自己的“数码港”、“数字城市”，推出具有领先地位的数字化产品，加快推进各个领域的数字化进程，才可能缩短与发达国家的数字化差距。在这场竞争中，仅仅跟进还不够，我们还必须以不断的创新能力去掌握更大的主动权。 １、 数字化传媒将成为传媒主流
传媒领域在数字化时代的发展，有两个显著的特点：
一是各类传统媒体的数字化步伐加快 —— 报刊书籍等印刷媒体，尽管最后的形态还是以纸介质呈现在受众面前，但制作全过程已经数字化；传统摄影正在向数字摄影发展；传统电影正在向数字电影发展；广播在经历了调幅、调频两个技术发展阶段后，正进入数字音频广播新阶段；电视也正全面迈向数字高清晰度电视及数字压缩卫星直播电视。
二是基于数字技术的新媒体新传播工具层出不穷。如数字照相机、数字摄录机、数码录音笔、PDA、eBook、MP3播放器、摄像头、扫描仪、DVD、光盘刻录机、3G手机、PS2及XBOX
游戏机等等，以及用于媒体的各类数字化专业设备。自然，从20世纪90年代中期开始在各国各地区普及的国际互联网，对于全球信息传播的作用和影响力是首屈一指的。 随着电子数字技术的进步，社会已进入数字化时代，电子数字信息技术已运用到经济、科技、国防、教育、文化、法律等方面。作为电子信息技术的一个重要组成部分，大屏幕显示设备、数字音视频设备及各种光电产品也在各个领域得到广泛应用，并极大地提高了信息的表现能力和传递效果。特别是近年来我国综合国力大幅度跃升，居民生活水平和生活质量显著提高，衣、食、住、行、用等各个方面都发生了巨大变化，特别是数字电视的发展，数字网络技术和产品正在逐步进入家庭，人们希望显示设备屏幕越来越大，清晰度越来越高，图像质量越来越好，这为大屏幕显示设备和光电产品带来了巨大市场需求，也推动了大屏幕显示设备和光电产品快速进步与发展， 2、光电子学
光电子学（Optoelectronics）技术是光学技术和电子学技术的融合，靠光子和电子的共同行为来执行其功能。上世纪60年代激光技术的产生，极大地推动了光电子技术的发展。 以往把光电子学技术和产业归于电子学技术和产业，国外也有归到光学技术和产业（日本）。最近光子学（Photonics）技术的兴起，也有的把光学、光电子学和光子学技术合并在一起，称光科学技术，其产业基地称\
光电子技术主要应用于两个方面：光子作为信息的载体，应用于信息的探测、传输、存储、处理和运算，称信息光电子技术；光子作为能量的载体，作为高能量和高功率的束流（主要是激光束），应用于材料加工、医学治疗、太阳能转换、核聚变等，称能量光电子技术。
１、 微电子发展趋势与展望
微电子技术是指设计、制造和使用微小型电子元器件和电路,实现电子系统功能的新型技术。它是现代信息科技的基础,主要包括半导体技术、集成电路技术等,核心和代表是集成电路技术。
21世纪的硅微电子技术方向。现今，信息技术发展史上有三个重要定律：第一个就是众所周知的“摩尔定律”；根据摩尔定律，芯片上的晶体管数量每隔两年便会大致增加一倍。2004年8月31日，北京讯――英特尔公司今天宣布在开发下一代芯片制造技术领域抵达重要里程碑。公司使用全球最先进的65纳米制程技术，成功制造出了包含有5亿多个晶体管、并具备全部功能的70 MB静态随机存取存储器(SRAM)芯片。
(纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。它是在0.10至100纳米(即十亿分之一米)尺度的空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。科学家们在研究物质
构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。纳米，是一种长度单位，符号为nm。1纳米=1毫微米（既十亿分之一米），约为10个原子的长度。假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。)
另外还有“光子定律”，表明光传输数据每9个月翻一番；
还有“迈特卡夫定律”，这个网络定律说明网络价值与联网设备数的平方成正比。假设联网设备数增加10倍，那么该网络的价值就增加100倍，其增长是以平方关系实现的。从以上三个定律可以看出，世界上没有哪个行业的增长速度可与信息技术相比。因此微电子技术的发展方向主要有：
IC的特征尺寸将进一步缩小；IC将逐步走向系统集成芯片(SOC)；微电子技术将与其它学科相结合，诞生一系列新的经济和技术增长点，例如MEMS和生物芯片
（1）根据预测，至少到2016年，IC线宽依然会按照“摩尔定律”变化，器件的最小特征尺寸应该在13nm左右。13nm也就意味着只有20几个原子那么大。2030年，半导体工业将逐步走向成熟，正如汽车工业和航空工业那样，现在的汽车工业，抛开其中电子的部分，其机械部分与50年前相比没有什么本质的区别。
（2）IC将逐步发展成为系统芯片(SOC)
IC发展到芯片系统的过程，与当年从分立晶体管发展到IC类似，SOC应该是微电子技术领域的一场革命。
设计SOC与IC有几个不一样的地方。第一是SOC要求软件和硬件协调在一起的综合考虑。原来设计IC的时候，只考虑IC本身的设计，而软件则是由软件设计人员另行制作。而设计SOC时，就需要嵌入式软件，否则这个SOC可能只是一个规模更大的IC而已。SOC的集成度肯定非常大，这么大的规模不能依靠某个设计师从头到尾包办，因此大部分部件就要选用一些已有的可复用的IP(知识产权)模块，就是要把别人的IP，通过界面综合把它们有机地组合在一起，最后完成SOC的设计。所以今后设计芯片的人可能就是做系统的人， SOC是一个多种硬件与软件的结合体，硬件和软件融合在一起了。
（3）MEMS技术和DNA芯片 是新的增长点
微机电系统制造(MEMS)也是一个重要的发展方向。将传感部分与电路部分集成在一起，这是一个更广泛的SOC概念，通过这样一个概念，可以完成很多我们以前做不到的一些事情。例如，现在的汽车安全气囊可以安装在很低档的汽车中，以前是不可以的。因为以前用的是机械式加速度计，其成本相当高，而现在用的是硅技术制作出来的硅微加速度计，硅技术的重要特点就是大批量、低成本。在这种情况下，很多低档车都可以安装了。现在，类似这样的
刘必虎《数字逻辑电路》考研复习笔记
