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编码 隐匿在计算机软硬件背后的语言 · 第 269 页

PDF 物理页索引 285 · 编码隐匿在计算机软硬件背后的语言

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编码 隐匿在计算机软硬件背后的语言
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编码隐匿在计算机软硬件背后的语言
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拿TTL7400系列来说,Vcc值必须介于4.75V和5.25V之间。换句话讲,电压必须在5V±5%的范围。电压低于4.75V时,芯片将无法工作。而高于5.25V时,芯片将被烧坏。即便有一个5V的电池,那也不能用来对TTL进行供电,因为电池的电压不可能刚好适合这些芯片。通常情况下,TTL需要从墙上接入电源。

7400芯片中每一个与非门有两个输入端和一个输出端,且相互独立工作。上一章中已经区分了输入为1(有电压)或者为0(无电压)的情况。实际上,与非门的输入端电压可以为0V(接地)到5V(Vcc)范围内的任一值。TTL中,当电压介于0\~0.8V任一值则可以认为是逻辑“0”,而介于2\~5V则可以认为是逻辑“1”。0.8\~2V范围的电压输入则应当尽量避免。

TTL的典型输出是以0.2V表示逻辑“0”,以3.4V表示逻辑“1”。考虑到电压值不稳定,有时会有一些波动,集成电路的输入和输出端有时不用“0”和“1”表示,而是用“低”和“高”表示。此外,有时候低电压可以表示逻辑“1”,而高电压则可以表示逻辑“0”,这种配置称为“负逻辑”。7400芯片被称为“四个双输入正与非门”,而这里的“正”则代表了上述所讲的正逻辑。

如果TTL的典型输出0.2V代表逻辑“0”,而3.4V代表逻辑“1”,那么这个输出电压确实是在输入允许的范围内,即逻辑“0”为0\~0.8V,且逻辑“1”为2\~5V,这就是TTL可以隔离噪声的原因。逻辑“1”输出的电压哪怕下降1.4V也仍可以作为逻辑“1”的高电压输入,同样的,逻辑“0”输出的电压哪怕升高0.6V也仍可以作为逻辑“0”的低电压输入。

影响一个集成电路性能的最重要因素可以认为是传播时间(propagation time),也就是输入端发生变化引起输出端发生相应变化所需要的时间。

通常以纳秒来衡量芯片的传播时间,缩写为nsec,即ns。1纳秒是非常短的时间。千分之一秒称为毫秒,百万分之一秒称之为微秒,那么十亿分之一秒则称为纳秒。7400芯片中与非门的传播时间应该保证小于22ns,即0.000000022s。

感觉不到纳秒长短的并非只有你一人。地球上的所有人对纳秒只有概念上的理解,除此之外别无所有。纳秒比人类感觉到的任何事情都要短暂得多,以至于永远无法理解它。任何解释只会将纳秒变得更加难以捉摸。比如,当你拿着一本离你脸部距离为1英尺的书时,那么纳秒可以定义为光从书页到你的眼睛的时间,但这种解释可以使你更好地认识纳秒么?

18 从算盘到芯片

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