时间、地点、人物 重要事件 计算的历史伴随着计算机的发展和器件的发展
数字逻辑设计——绪论
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数字的出现
数字的出现
数字在各个古代文明中都独立的存在 数字都采用十进制数 阿拉伯数字
Digit的词义
人的手指或脚趾 指宽 阿拉伯数字符号从0到9中的任意一个 用于计算系统中的符号
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早期的计算用具
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构造计算机的装置
电子装置
处理器 存储器
机械装置
用于磁盘读写的寻道手臂
光学装置
CDROM
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计算的历史
计算机历史只有50年多年？
不对！ 数字电子计算机的历史只有50多年！ 计算机革命发生在过去的50多年中而且还正在进行
计算和计算机的历史源远流长…… 把握历史
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二进制的早期应用
1844 Samuel Morse 电报
编码和解码
航海信号灯
信号灯的开和关表示信息
1876 Alexander Bell 电话
AT&T公司 电话开关网络的发展 继电器(relay)的应用
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继电器（机电计算机）
Konrad Zuse’s Z-1 (1935) 1937，Howard Aiken Model-K 1937，George Slibitz of Bell Laboratory
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Moore 定律
Dr. Gordon E. Moore is Chairman Emeritus of Intel Corporation. He co-founded Intel in 1968, serving initially as Executive Vice President. He became President and Chief Executive Officer in 1975 and held that post until being elected Chairman and Chief Executive Officer in 1979. He remained CEO until 1987 and served as Chairman until being named Chairman Emeritus in 1997.
18000个真空管（电子管）
Presper Eckert John Mauchly
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晶体管（第二代数字电子计算机）
1947.12.23 Bell Labs
John Bardeen Walter Brattain William Shockley 发明晶体管(Transistor) 1956年诺贝尔物理学奖
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功耗问题(Power)
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课程代码： 00831730
绪 论
佟冬 Microprocessor R&D Center tongdong@
/courses/digital/2004fall
Jack Kilby 用线连接5个元件 2000年诺贝尔物理学奖
Robert Noyce，仙童(Fairchild) 1959，德州仪器(TI)，Jack Kilby
Flip-flop IC
双极型晶体管(TTL, ECL)
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第三代（续）
1961，仙童
第一个单片平面集成电路，set/reset flip-flop
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数字计算机的数学基础
1850s, George Boole
将逻辑表述映射到符号 采用数学的方法处理逻辑推理
“An investigation into the Laws of Thought” 1938s, Claude Elwood Shannon
将布尔代数和硬件开关相联系 第一次提出bit（比特）
必须使用作业本
考试(80%)
期中考试(30%) 期末考试(50%)
相关的实验课程
数字逻辑实验
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助教
孙含欣
sunhanxin@
冯毅
fengyi@
王逵
wangkui@
林桦
linhua@
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Intel微处理器的发展
数据来源： Intel ,2002 数字逻辑设计——绪论
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第四代（续）
CMOS工艺的发展
0.25um, 0.18um, 0.13um 90nm, 65nm, 30nm 铜连线技术(IBM)
Pentium IV
10 Million Gates 42 Million Transistor 217mm2 52 watts
计算机(Computer)
A computer is a device capable of solving problems or manipulating information, according to a prescribed sequence of instructions(or program), using some mechanical or electrical process.（教材）
1951 William Shockley invents the junction transistor（结型晶体管）. 1954 Texas Instruments
silicon transistor.
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集成电路(第三代数字电子计算机)
集成电路 (Integrated Circuit, IC) 1958，德州仪器(TI)
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课程介绍
课程名称：数字逻辑设计 课程类型：本科生必修课 学生专业：计算机和微电子 学时与学分：48学时/16周，3学分 主讲教师：佟冬
办公室地址：理科楼群1# 1818房间 电话：62765828/9-802
预备知识：数学，物理，逻辑
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授课方式
授课时间
周一（双 周） 8:00-9:50（电教112 ） 周四（单双周）10:10-12:00（电教112）
The number of transistors per integrated circuit would double every 18 month. 这个论断是在第一块平面集成电路产生4年以后的 1965年做出的。 当时认为这个发展趋势将持续到1975年。 事实上，这个发展规律在目前仍是正确的。 按目前发展趋势，这个规律仍将有效至少20年。
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System-on-Chip (SoC)
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数据来源： Synopsys公司
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设计方法和工具的发展
手工——物理层设计 CAD ——门级和开关级 EDA ——硬件描述语言
综合工具 验证工具 布局布线工具
开创一个新的工业
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集成电路设计和验证的问题
主要参考书
数字逻辑应用与设计，by J. M. Yarbrough， 机械工业出版社（中文版） Digital Design Principles and Practices, by J. F. Wakerly，第三版，高等教育出版社 （影印版）
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课程考核
作业和课程参与(20%)
课程网址
/courses/digital/2004fall
答疑时间
E-mail答疑 平时答疑：和助教联系具体的时间 考试答疑
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教材和参考书
教材
Digital Logic Circuit Analysis & Design, by N. P. Nelson, 清华大学出版社（影印版）
使用继电器设计自动计算器
1944, IBM/Harvard Mark-I
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真空管（第一代数字电子计算机）
1904 John A Fleming diode vacuum tube 1906 Lee de Forest three-electrode vacuum tube 第一台数字电子计算机-ENIAC
计算的出现
计算的需求 原始的计算方法 最早的“计算机”——算盘（按位记数法）
1612-1614 John Napier 对数的发明
数字和带数字的木条进行计算
计算尺
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机械计算器具
1642-1643 Blaise Pascal
加法机
19世纪Charles Babbage
齿轮 差分机(difference engine) 构思了一台由存储装置和 算术装置组成的机器 由于工艺水平的限制 没有最终实现 第一台计算机
课程代码：00831730
数字逻辑设计 Digital Logic Design
佟冬 Microprocessor R&D Center tongdong@
http://mpΒιβλιοθήκη /courses/digital/2004fall
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欢迎进入数字世界！
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学习收获
掌握数字电路设计的基础理论 了解实现数字电路的工艺器件原理 掌握数字电路的分析方法 重点掌握数字电路设计方法和实现方法 培养对硬件设计的兴趣 了解数字系统设计的近况 了解用可编程器件实现数字电路的方法
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计算的历史（硬件部分）