浅谈新时期数字电路的特点和发展
摘要本文从探讨数字电路的概念出发，详细阐述了数字电路的含义和分类。深入分析了数字电路的特点并就其发展历程进行论述分析。结合自身多年工作研究经验，做了关于数字电路的未来发展趋势观点性和理论性的分析和论述。
【关键词】数字电路 概念 分类 特点 发展历程 发展趋势
1 数字电路概念性分析
数字电路要实现数字的量，主要是由数字信息来完成的，并且要对其进行相应的运算，不但是算术的还有逻辑的，所以，又叫做数字系统，由于具有的功能有两个方面，所以，又称之为逻辑电路。如今，数字电路的合成是由半导体工艺制作的，构成非常复杂，是由非常多个数字集成器件组成。数字逻辑电路中逻辑门是最基本的单元。存储器的功能主要是存储二进制的数字，总的来讲，数字电路主要由两个类型合成，一个是逻辑电路，一个是时序电路。逻辑电路又叫做组合电路，它的逻辑门也是最为基本的电路单元，主要特点是输出值直接关系着输入值，电路在记忆方面的功能是不具备的，但是，输出的状态会发生一定的变化，
与电阻性的电路类似。其次，关于时序逻辑电路，又叫做时序电路，它的构成是逻辑门电路与反馈逻辑回路，与组合电路最大的不同就是时序电路具备记忆的功能。其特点是输出不但取决于当时的输入值，并且与电路过去的状态也有关系。它与含储能元件的电感电路有一定的关系，时序电路较为典型的器件就是储存器、计数器、触发器、移位寄存器等。
2 新时期数字电路特点分析
第一，不但具备算术运算的巨大功能，而且也具有逻辑方面进行运算的功能，数字电路运算的基础就是二进制的逻辑，这种信号的运用，是对算术进行运算的主要工具，并且，在进行逻辑的运算的过程中也是很方便的，因此，在运算或是存储时都需要相应的控制，这一点是非常重要的。第二，在实现的过程中也不是太复杂，系统具有很好的可靠性，数字逻辑电路主要是以二进制为主，可靠性非常的高。电源电压在波动非常小的情况下不会受严重的影响，而且温度上具有的偏差会给其可靠性带来巨大的影响。第三，较高的集成度，非常容易实现功能，较小的体积，数字电路还有一个非常大的优点就是功耗非常低，电路在进行设计与维修时，也具有一定的灵活性，集成电路技术的发展速度非常的快，数字逻辑电路的集成度也得到快速的提升，集成的电路规模同样发生很大的变化，从元件级一步一步发展到系统级。电路设计只靠一些标准的集成电路块单元组成。并且通过编程的方法使得逻辑功能的实现。
3 数字电路发展历程分析
数字电路的快速发展的经历与模拟电路相比具有相同之处，都是由电子管到半导体，再到集成电路，共经历了三个时代的发展。从六十年代起，数字集成器件慢慢形成了小规模逻辑器件。然后又发展到中规模，到了七十年代末，就有微处理器的出现，这也代表了数字集成电路的性能又有了很大的提升。对于数字集成器件来讲，硅是其非常重要的材料，电路的发展速度越快，化合物半导体材料的类型就越多，经过一段时间的改进与提升，到现在为止，都得到了广泛的应用，
4 新时期数字电路发展趋势分析
数字技术的快速发展，使得半导体工艺、平版印刷等技术都得到快速的进步，数字电路实现了更加复杂的功能，运算的速度越来越高，能够集成近一个亿的微处理器是晶体管的64位，快闪存储器最大的特点就是具有较大的容量，可以达到的容量有2个多GB，并且，部分ASIC所拥有的门电路的数量也是相当的高，已高出了了1000万，而目前FPGA的门电路和数就达到了300万个。将来台式电脑与服务器CPU的时钟频率也会提高很多，集成度的不断提高导致设计人员能在一块芯片上放置至少一个的CPU，高速缓冲存储器也能达到三级。这样能够使在片以外对数据进行读取的数量不断缩减，这样一来就可以提高处理器的吞吐量，对于处理器的性能的提升也是非常有利的。曾经在一块芯片上就集成了4个CPU的六十四位处理器，很多公司正准备把几十个三十二位嵌入式处理器的内核提高到一个新的高度。DSP芯片在不断的向更高的架构进行转变，主要是通过两种方式进行，在很多场合中指令字的方式是使用非常普遍的一种方式，在同一块芯片上有多数个处理单元存在，这也是一种非常常见的单指令阵列处理。目前，计算的能力在持续的提升，由于很多新型的存储单元结构相继出现，对于快闲存储器的单片来讲，密度也得到很大的提升。无论是多级存储单元还是镜像位，这两各方案都是这一技术中最为前沿的，在多级的存储中有很多种方法在被使用，各比特在编码的过程中使用是四个电荷级，能够对任何一个存储单元进行数据的存储，并且，每一个镜像位的方案是把每一个比特存在一个绝缘栅上。虽然DRAM的存储器的密度不会一下跳到1GB，但是，可以对下一代的DRAM的运算速度进行预设，并且，其运算的速度也会越来越快。此种存储器会使用第二代的DDR接口。同时，人们还在不断的开发出运行速度更快的接口，为引出更高的带宽而打基础。尽管与DRAM相比不是特别的明显，然而，非动态的随机存储器在密度方面会进行不断的升级。如今，6MB的芯片是可以投入市场的，相信在不久的将来无论是32MB的芯片，还是64MB的芯片都会投入市场，对于众多的SRAM来讲，接口运行速度的不断加强是非常关键的。目前，通过降低绝缘材料的介电常来来使得电路性能的提升是非常关键的，也是其中的焦点。
总而言之，在存储器的领域中，新型非易失性技术为设计人员提供了更多新的选择，铁电技术也在一些试验性的磁阻存储单元中非常快速的兴起，这样的技术有一种可能存在，就是会把易失性的存储器从理想走向现实，也就是一种可能跟RAM一样可以进行读写操作，可以有与快闪存储器一样的功能，可以在不接通电源的情况下进行对数据的保存，并且是无限期的保存，同时，还不会出现任何数据的耗。
参考文献
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作者单位
西安翻译学院工程技术学院陕西省西安市710105
