电子与通信专业英语 第三单元翻译

数字系统设计结构

数字系统也许会在许多不同的抽象层次上进行学习和设计，从一个纯粹的没有指定硬件细节的性能模型，到一个只有指定的物质材料构架而成的物理模型。表一列出了几种抽象设计的层次。

表一系统设计的抽象层次体系

1、系统和寄存器层次

在最高层次上数字系统看是一个或更多的功能模块组合。每个模块的性能不需要指定的实现细节来描述。例如，台式电脑从系统层次上看由微处理器、存储器模块、监控控制电路、键盘、打印机和其他外围设备组成。

从寄存器的层次上看，一个数字系统可以被看作为具有通过信号线互相传递信息并存储信息功能的寄存器的集合。系统通过在寄存器之间的这些信号线转换来对信息进行加工处理。某些情况下，信息通过指定的一个或者多个功能模块，实现信号在寄存器之间的传递。如图1（a）和(b)所示，数字系统的寄存器模型计算一系列的二进制数

字的和，并且每次提供一个数作为系统的输入。对于系统层次，我们所知的是系统的基本功能，对于计算来说：

总数=∑输入

如图1（b）所示，从寄存器的角度上看，整个系统由一个寄存器A和一个加法器电路组成。系统第一次用控制清零信号寄存器A，加上每一次输入值input，并用控制存储信号将新的和值替代寄存器A 的原来存储的内容。从而,一系列数字便通过按照适当的顺序执行以下寄存器实现了求和计算。

清零：0→A

存储：A←A+输入

（a）系统层次

（b）寄存器层次

图一：数字系统同求和模型

2、门电路层次

在数字系统的最底层，其动作本指定为一组可以通过逻辑电路硬件实现的转换成代数的逻辑方程。最小的数字逻辑硬件实现单元被称为门电路。门电路是一个实现代数转换的基本运算的开关元件。如图2所示，逻辑方程通过硬件内部的门电路相互连接成组合逻辑电路实现。注意图中逻辑电路有六个门电路。例中的输入标记为x1,……，x5，输出为f(x1,……,x5)仅仅是实现输入信号当前的值。因此，组合逻辑电路的一个特色为对之前的输入无记忆。对组合逻辑电路的分析成了本文的主要内容。

所有的数字计算机都包含存储记忆的部件，如寄存器，用于信息暂时的存储。这些寄存器和控制单元的中心部件被称为时序逻辑电路。一般来说，时序逻辑电路是一个带有记忆的组合逻辑电路，其模型如图3所示。与组合逻辑电路不同的是，时序逻辑电路的输出不仅和当前的输入值有关，还受储存在寄存器的历史输入的信号影响。时序逻辑电路的分析和设计构成了本文第二个研究重点。只有在读者掌握了组合和时序电路的基础知识之后才能进行数字硬件电路的设计和构造。

2、晶体管和物理电路设计层次

组合和时序逻辑电路完全体现了数字系统的逻辑动作。最终，每个门电路必须由一个低电平的晶体管实现，转而结合各种半导体和其他材料实现。用于构造门电路和其他逻辑单元的技术已经由机械设备演化为电子管、继电器、晶体管集成电路。现代计算机和专用数字系统通常是由集成电路组成，这些集成电路是为了实现完成整个计算机的结构或者系统的功能的寄存器和控制电路而设计的。

一个集成电路包含许多的逻辑单元。每个集成电路所包含的门电路和等效门电路的数量决定它的集成规模。小规模集成电路指的是带

有1~10个门电路的集成电路、中规模集成电路对应的是含有10~100个门电路的集成电路、大规模集成电路含有100~10000个门电路，而超大规模集成电路含有超过100000个门电路。

对逻辑门电路的晶体管和物理层次设计的考虑已经超出了本书的范围。但是，对各种不同门电路的电子和物理属性有一个基本的了解具有重要意义。这样，就可以估计一个数字系统的逻辑动作、性能、耗费和其他参数。

3、电子技术

许多电子技术族在某些特性方面得到了提高，比如速度、能耗、封装密度、功能和设计师所选的硬件耗费。通常，在一个电子技术族有可能提供所有想要功能特性。因此，我们在已经被证明应用的技术上和新技术上的提高方面不断的探索。表2和表3列出了最具意义的技术和在晶体管时代初期用到的相关特性。

在过去的几年里逻辑门和其他一些逻辑元素的封装已经发生了

显著的变化。早期的逻辑元素是由巨大的电子管、电阻、电容典型的构成的，用铜线互相连接并安装在一个铝架上。先进的技术使得在尺寸上减小，并用印制电路板代替了铜线。后来，分离的晶体管代替了电子管，但电阻、电容和印制电路板仍保留在用，尽管这些元素的尺寸很小：随着20世纪60年代初集成电路的出现产生了印制电路板尺寸上的减小并带来了其他的消极元素。

集成电路在标准、半定制、通用方式等可以人为制定。集成电路的标准为大部分应用建立系统提供了必要的依据。然而，一些应用需

要半定制、通用电路满足特殊功能、低耗费或尺寸更小的要求。通用电路是制造用来满足特殊顾客的精确要求。另一方面，半定制电路可编程来满足顾客的需求。专用集成电路常常被用来描述半定制设备。

表2 重要的电子技术

表3电子技术族的特性

主语从句列出如下：

1、At the register level,as in Figure 1(b),it is seen that

the system comprises a storage register A and an adder circuit.(P40)

结构分析：It is seen that…

2、It is beyond the scope of this text to consider transistor

and physical-level design of logic gates.(P41)

结构分析：It is beyond …to…

3、However, it is important to have a basic understanding of

various electrical and physical properties of different gate circuits so that the logical operation, performance, cost, and other parameters of a digital system design may be evaluated.(P41)

结构分析：It is important…

4、Usually, it is impossible to provide all the desired

characteristics in one family.(P42)

结构分析：It is impossible to…

长难句解析

1、However, it is important to have a basic understanding of various electrical and physical properties of different gate circuits so that the logical operation, performance, cost, and other parameters of a digital system design may be evaluated. (P41)

翻译：但是，对各种不同门电路的电子和物理属性有一个基本的了解具有重要意义。这样，就可以估计一个数字系统的逻辑动作、性能、耗费和其他参数。

2、Later，discrete transistors replaced the tubes, but the resistors, capacitors, and printed circuit boards remained in use, although their sizes were smaller:the advent of the integrated circuit in the early 1960s produced further reduction in the size of printed circuit boards and other passive elements.

翻译：后来，分离的晶体管代替了电子管，但电阻、电容和印制电路板仍保留在用，尽管这些元素的尺寸很小：随着20世纪60年代初集成电路的出现产生了印制电路板尺寸上的减小并带来了其他的

消极元素。