数字系统家庭作业帮助

数字系统的优点

以下是向数字系统迈进的原因

易于编程

数字系统可以通过简单地更改程序而不用在硬件中进行任何更改来用于不同的应用。

2.降低硬件成本

使用数字元件降低了硬件成本，由于IC技术的进步，这一点已经成为可能。使用IC，可以放置在硅的给定区域中的部件的数量增加，这有助于降低成本。

高速

数据处理数据确保了由于数字信号处理的进步而可能实现的高速操作。

高可靠性

数字系统是高可靠性的原因之一是使用纠错码。

设计很简单

与模拟设计相比，需要使用布尔代数和其他数字技术的数字系统的设计更容易。

结果可以轻松复制

由于与模拟系统不同的数字系统的输出与温度，噪声，湿度和组件的其他特性无关，所以数字系统的结果重现性要高于模拟系统。

描述基于不连续数据或事件的任何系统。计算机是数字机器，因为在最基本的层面上，它们只能区分两个值0和1，或者关闭和打开。没有简单的方法来代表所有的值，如0.25。计算机处理的所有数据必须以数字形式编码，作为一系列零和一个。

数字相反的是模拟。一个典型的模拟设备是一个时钟，双手在脸上连续移动。这样的时钟能够显示每一个可能的时间。相比之下，数字时钟只能表示有限次数（例如每十分之一秒）。

一般来说，人类类似地体验世界。例如，视觉是一种模拟体验，因为我们感觉到无限平滑的形状和颜色的等级。然而，大多数模拟事件可以数字模拟。例如，报纸上的照片由黑色或白色的点阵组成。从远处看，观众没有看到点（数字形式），只有线条和阴影看起来是连续的。虽然数字表示是模拟事件的近似，但它们是有用的，因为它们相对容易以电子方式存储和操作。诀窍在于从模拟转换为数字，并重新开始。

数字系统的优点数字系统的关键优势在于其处理通过电路传输而劣化的电信号的固有能力。由于输出的离散性质，输入中的微小变化被转换为正确的输出值之一。在模拟电路中，输入端的微小误差会在输出端产生错误。如果模拟电路串联在一起，则输出一个输入的下一个输入，每个阶段增加了自己的小错误。几个阶段的错误总和变得压倒性。数字组件相当准确可靠。它们可以更容易地构建程序集，同时保证可预测的行为。

模拟设备在将数字系统与现实世界接口方面仍然起着重要作用。毕竟，现实世界以模拟方式运作，就是不断地运作。接口电路，如传感器和执行器，都是模拟的。通常你会发现在真实系统中混合的两种电路。数字逻辑用于算法控制和数据处理，而模拟电路用于感测和操纵周围环境。

二进制数字系统数字系统的最简单形式是二进制的，输入和输出两个不同的值。二进制数字系统构成了现在所有硬件系统的基础。

二进制系统的主要优点是两个替代值特别容易用物理量进行编码。我们使用符号1和0表示两个值，可以解释为“是”和“否”或“开”和“关”。 1和0可以通过不同的电压值（5伏对0伏），磁极化（北对南）或其电流的流动或不足而物理实现。

数学逻辑数字系统的最大实力也许是他们基于数学逻辑和布尔代数的严格规定。我们将在第2章详细介绍这些主题，但首先介绍一些基本概念是有用的。数学逻辑使我们能够理解一组陈述的真实性，每一种陈述都可能是真的或虚假的。布尔代数是用于操纵逻辑语句的代数系统。

例如，我们来看下面的逻辑语句：

如果车库门打开

车正在跑

那车子可以从车库退出

它指出，车库开放和汽车运行的条件必须是真实的，才能退出汽车。如果一个或两个都是假的，那么汽车不能被退出。如果我们确定条件是有效的，那么数学逻辑允许我们推断结论是有效的。

这个例子可能看起来远离硬件设计，但逻辑语句正是我们如何描述硬件系统的控制。通过图1.2的交通灯示例的各种配置的顺序可以表达如下：

IF N-S为绿色

而E-W为红色

并且45秒从最后一次更换以来已经过期

那么N-S灯可以从绿色变成黄色

在结论有效之前，三个条件必须为真（“将灯从绿色变为黄色”）。

不要惊讶，这样的言论实际上是数字控制器设计的核心。包含控制语句（如IF-THEN-ELSE）的计算机程序是硬件系统的完全有效的行为表示。

布尔代数和逻辑运算符19世纪由数学家乔治·布尔（George Boole）开发的布尔代数提供了如何组合逻辑值的简单代数公式。由变量（如X，Y和Z）以及值（或符号）0和1组成，布尔代数严格定义了一组原始逻辑运算（如AND），用于组合布尔变量的值。