数字逻辑基础与Verilog设计(原书第3版) 9787111537281 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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加斯蒂芬 布朗 著

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• 机械工业出版社
• 9787111537281

店铺： 北京文博宏图图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111537281

商品编码：29585250841

包装：平装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名：数字逻辑基础与Verilog设计(原书第3版)

定价：89.00元

作者：(加)斯蒂芬 布朗

出版社：机械工业出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787111537281

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书特色
详细介绍组合逻辑与时序逻辑电路的经典设计技术。
强调逻辑电路的模块化设计方法，介绍一些基本的电路模块，并应用到大型电路实现中。
Verilog语言是本书必不可少的一部分内容，书中通过一种通俗易懂的方式循序渐进地介绍该语言。
着重强调在设计与实现实际电路时采用的Verilog与CAD工具。
提供大量的教学实例，揭示一种适合采用现代数字电路技术（如FPGA与CPLD等可编程逻辑器件）的良好设计方式。

内容提要

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本书第3版较第2版在内容结构上做了更新，从问题求解的角度重点介绍多种逻辑电路及其硬件描述语言Verilog实现的方法，着重于数字电路实现技术和数字系统设计两大核心内容。主要包括：数字电路设计流程、逻辑电路基础、算术运算电路、组合电路、存储元件、同步时序电路、逻辑功能优化、异步时序电路、完整的CAD电路设计流程以及电路测试等。本书包含了120多段Verilog示例代码，以说明如何采用Verilog语言描述不同的逻辑电路。

目录

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作者介绍

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斯蒂芬·布朗（Stephen Brown） 获得多伦多大学电子工程硕士和博士学位，于1992年进入多伦多大学任教，目前为该校电子与计算机工程系教授，同时在Altera公司发起的国际大学计划中担任理事职务。研究领域包括现场可编程VLSI技术以及计算机结构，发表了超过100篇论文。除了本书之外，与他人合编了另外2本知名教材：《Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design（第3版）》《Field Programmable Gate Arrays》。

斯万克·瓦拉纳西（Zvonko Vranesic） 拥有多伦多大学电子工程硕士和博士学位。现为该校电子与计算机工程系以及计算机科学系的荣誉退休教授。目前的研究领域包括计算机架构以及现场可编程VLSI技术研究。除了本书之外，与他人合编了另外3本知名教材：《Computer Organization and Embedded Systems（第6版）》《Microputer Structures》与《Field Programmable Gate Arrays》。

文摘

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序言

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《深入理解数字电路与系统设计》 前言 在当今数字化浪潮席卷全球的时代，数字电路与系统设计已成为信息技术领域不可或缺的基石。从智能手机、高性能计算机到复杂的通信系统和嵌入式设备，无一不依赖于精密、高效的数字逻辑设计。掌握数字逻辑的基本原理，并熟练运用现代设计语言进行电路实现，是每一位电子工程、计算机科学及相关领域学子和从业者必须具备的核心技能。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的学习体验，系统地讲解数字逻辑的核心概念、理论基础以及实际应用。我们不仅仅停留在理论的陈述，更着重于将抽象的逻辑转化为可实现的硬件结构，并通过现代化的设计方法和工具，带领读者一步步构建出功能强大的数字系统。本书将帮助您建立扎实的理论功底，培养解决实际问题的能力，并为进一步探索更高级的数字系统设计打下坚实基础。 第一部分：数字逻辑基础理论 第一章：数字系统概述与数制转换 本章将首先介绍数字系统在现代科技中的重要性及其基本构成，引出数字逻辑设计的核心概念。我们将深入探讨不同数制系统，包括二进制、十进制、八进制和十六进制，并详细讲解它们之间的相互转换方法。理解数制转换是后续所有数字逻辑运算的基础，我们将通过丰富的实例来演示各种转换技巧，确保读者能够熟练掌握。此外，本章还将简要介绍计算机内部数据表示的普遍性，为后续学习打下基础。 第二章：二进制数运算与逻辑门电路 本章将聚焦于二进制数的基本运算，包括二进制的加法、减法、乘法和除法。我们会详细介绍二进制运算的规则，并演示如何进行手工运算以及理解计算机内部如何实现这些运算。在此基础上，我们将引入数字逻辑中最基本的构建单元——逻辑门。我们将详细讲解与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等基本逻辑门的功能、逻辑表达式和真值表。并通过电路图直观地展示它们的实现方式。 第三章：组合逻辑电路设计 本章将深入探讨组合逻辑电路的设计原理。组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，与电路的过去状态无关。我们将介绍如何使用布尔代数简化逻辑表达式，以及如何利用卡诺图（Karnaugh Map）等方法来系统地设计和化简组合逻辑电路。本章将涵盖半加器、全加器、编码器、译码器、多路选择器（Multiplexer）和数据分配器（Demultiplexer）等经典的组合逻辑电路设计实例，并分析它们在实际应用中的作用。 第四章：时序逻辑电路设计 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于电路过去的状态。本章将详细讲解时序逻辑电路的基本概念，包括触发器（Flip-flop）和锁存器（Latch）的工作原理，如D触发器、T触发器、JK触发器等。我们将深入分析时序电路的状态转换，并介绍状态图和状态表的设计方法。本章还将讲解寄存器（Register）、计数器（Counter）等重要时序逻辑电路的设计与应用，为构建更复杂的数字系统奠定基础。 第五章：数字系统同步与异步设计 本章将探讨数字系统设计中至关重要的同步和异步设计概念。我们将详细解释时钟信号在同步时序电路中的作用，以及如何设计时钟域，避免亚稳态等问题。同时，我们将介绍异步逻辑电路的特点、优势与挑战，并对比分析同步与异步设计的适用场景。理解这两种设计模式对于构建稳定可靠的数字系统至关重要。 第六章：存储器芯片与接口 本章将介绍构成数字系统的关键组成部分——存储器。我们将深入探讨不同类型的存储器，如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM），包括SRAM和DRAM。我们将详细讲解它们的结构、工作原理、读写操作的时序以及接口方式。通过本章的学习，读者将能理解存储器在数据存储和处理中的核心作用，以及如何将其集成到更大的系统中。 第二部分：Verilog HDL与系统级设计 第七章：Verilog HDL入门 本章将正式引入硬件描述语言Verilog HDL，它是现代数字逻辑设计事实上的标准语言。我们将从Verilog的基本语法开始，介绍其数据类型、运算符、赋值语句（阻塞与非阻塞）以及基本的程序结构（`module`, `endmodule`, `always`, `initial`）。我们将通过简单的组合逻辑和时序逻辑电路的Verilog描述实例，帮助读者快速建立起对Verilog编程的初步认识。 第八章：Verilog HDL组合逻辑建模 本章将专注于使用Verilog HDL对组合逻辑电路进行建模。我们将学习如何使用`assign`语句和`always`块（`always @()`）来描述组合逻辑，并演示如何实现加法器、减法器、多路选择器、译码器等组合逻辑功能。本章将强调编写可综合的Verilog代码，以便能够通过EDA工具生成实际的硬件电路。 第九章：Verilog HDL时序逻辑建模 本章将深入讲解使用Verilog HDL对时序逻辑电路进行建模。我们将重点介绍如何使用`always`块（`always @(posedge clk)`或`always @(negedge clk)`）来描述基于时钟的触发器和寄存器。我们将学习如何构建状态机，包括有限状态机（FSM）的两种经典表示法——摩尔（Mealy）型和米利（Moore）型，并演示如何用Verilog实现它们。此外，本章还将涵盖计数器、移位寄存器等常用时序逻辑模块的设计。 第十章：Verilog HDL结构化建模与层次化设计 本章将介绍Verilog HDL的结构化建模能力，以及如何通过层次化设计来构建复杂的数字系统。我们将学习如何创建模块（module）并实例化其他模块，从而实现设计的功能分解和复用。通过实例，我们将演示如何将小的逻辑单元组装成大型的数字系统，如CPU的数据通路、控制器等。 第十一章：Verilog HDL任务、函数与参数化设计 本章将进一步拓展Verilog HDL的高级特性。我们将学习如何使用任务（task）和函数（function）来组织和复用代码，提高设计的模块化程度。同时，我们将介绍参数化设计（parameterized design）的概念，允许我们在实例化模块时通过参数来修改模块的行为，从而增强设计的灵活性和可配置性。 第十二章：设计验证基础 本章将引入数字逻辑设计中至关重要的验证环节。我们将探讨仿真（simulation）在验证设计正确性中的作用，并介绍如何编写测试平台（testbench）来驱动被测设计（DUT, Design Under Test）并检查其输出。我们将学习如何生成激励信号、设置仿真时间、以及如何使用断言（assertion）来检查设计行为。 第三部分：高级主题与应用 第十三章：可编程逻辑器件（PLD）与FPGA入门 本章将介绍现代数字系统设计中普遍采用的可编程逻辑器件，特别是现场可编程门阵列（FPGA）。我们将讲解FPGA的基本结构，包括查找表（LUT）、触发器、布线资源等。我们将介绍如何使用EDA工具链（如综合、布局布线）将Verilog设计映射到FPGA硬件上，并讲解如何进行下载和调试。 第十四章：有限状态机（FSM）的高级设计与应用 本章将对有限状态机设计进行更深入的探讨。我们将讨论不同状态机编码方式（如独热码、二进制码）对性能的影响，以及如何优化状态机的设计以提高效率和降低功耗。我们将通过复杂的实例，如交通灯控制器、串行通信接口控制器等，来展示FSM在实际应用中的强大功能。 第十五章：常用数字系统模块设计实例 本章将通过一系列实际的数字系统模块设计实例，巩固读者前面学到的知识。我们将涵盖诸如ADC/DAC接口、UART通信模块、SPI总线控制器、简单的CPU指令集实现等，让读者亲身感受从需求分析到Verilog代码实现，再到仿真验证的完整设计流程。 第十六章：数字信号处理（DSP）初步 本章将简要介绍数字信号处理（DSP）的基本概念，并展示如何在数字逻辑层面实现一些基础的DSP算法，例如滤波器、FFT等。我们将讨论并行处理和流水线技术在DSP应用中的重要性，为读者探索更专业的DSP领域打开一扇门。 第十七章：低功耗设计与时序约束 随着移动设备和嵌入式系统的普及，低功耗设计变得越来越重要。本章将介绍实现低功耗数字设计的常见策略，如时钟门控、电源门控等。同时，我们将讲解时序约束（timing constraints）在确保设计在目标频率下可靠工作中的关键作用，以及如何通过时序分析来优化设计。 第十八章：现代数字系统设计的挑战与发展趋势 本章将对数字系统设计的当前挑战进行梳理，例如验证的复杂性、设计规模的增长、以及异构计算平台的兴起。我们还将展望数字逻辑设计未来的发展趋势，如片上系统（SoC）的集成、人工智能在硬件设计中的应用、以及新型半导体技术的演进。 结语 本书的编写旨在为读者提供一个扎实、全面的数字逻辑与Verilog设计知识体系。我们相信，通过对本书内容的深入学习和实践，读者将能够自信地步入数字电路与系统设计的广阔领域，并为未来的技术创新贡献自己的力量。我们鼓励读者在学习过程中积极动手实践，利用EDA工具进行仿真和实现，将理论知识转化为实际能力。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习一门新的技术，最重要的是能够理解其核心思想，并且能够将其应用于解决实际问题。这本书恰恰满足了这一需求。它并没有过分追求概念的晦涩难懂，而是以一种非常务实的态度，将数字逻辑的设计原理和Verilog语言的应用紧密结合起来。从最基本的逻辑门操作，到如何利用Verilog描述并实现复杂的微处理器架构，本书为读者提供了一条清晰的学习路径。我特别欣赏书中对于不同设计范式的介绍，比如结构化设计、行为级设计以及混合模式设计，这让我能够根据不同的需求选择最合适的设计方法。在阅读过程中，我尝试着将书中的一些设计思想应用于我自己的课程设计项目中，发现效果非常显著，不仅提高了我的设计效率，也让我对数字系统的鲁棒性有了更深的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我这样一名初涉数字电路设计领域的研究生来说，无疑是一场及时雨。在学习过程中，我常常被各种抽象的概念和繁杂的逻辑门电路搞得头晕脑胀，而市面上现有的教材要么过于理论化，要么在实践指导方面显得力不从心。这本书的出现，恰好弥补了这一空白。其内容编排逻辑清晰，从最基础的数制、逻辑门开始，层层递进，逐步引入组合逻辑和时序逻辑的设计方法。尤其令我印象深刻的是，书中对于各种逻辑器件的工作原理和特性讲解得非常透彻，结合丰富的图示和表格，使得原本枯燥的理论知识变得生动易懂。在学习过程中，我尝试着将书中的例子在仿真软件中进行复现，发现理解起来事半功倍。而且，书中还穿插了一些实际应用案例，让我能够更直观地感受到数字逻辑在现实世界中的重要作用，这极大地激发了我深入学习的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对我这样的电子工程专业学生来说，无疑是学习数字逻辑和硬件设计必不可少的一本参考书。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，能够在我学习的各个阶段给予我清晰的指引。在学习的过程中，我发现书中对于复杂数字系统的分析方法非常到位，比如如何进行模块化设计，如何进行层次化分解，这些对于处理大型项目至关重要。书中还涉及到了异步电路和同步电路的设计，以及对潜在时序问题的分析和解决方案，这些都是在实际工作中非常容易遇到的挑战。我特别喜欢书中对各种设计约束的讲解，比如时钟频率、建立时间和保持时间等，这让我对实际硬件实现的限制有了更深入的理解。通过学习书中介绍的设计流程和验证方法，我能够更系统、更严谨地进行数字逻辑设计。

评分☆☆☆☆☆

对于一名希望将理论知识转化为实际应用的设计者来说，能够掌握一种有效的硬件描述语言至关重要。这本书在这一点上做得非常出色。它并没有将Verilog的学习与其他知识割裂开来，而是将Verilog的设计语言有机地融入到数字逻辑的设计流程中。从最基础的Verilog语法，到如何用Verilog来描述各种逻辑功能，比如门级电路、行为级描述，再到如何进行仿真和时序约束，书中都进行了详尽的讲解。我尤其欣赏书中关于如何将数学模型转化为Verilog代码的指导，这对于实现复杂的数字系统非常有帮助。书中提供的许多Verilog代码示例，都是可以直接在实际项目中使用或借鉴的，这极大地缩短了我从学习到实践的距离。此外，书中还介绍了一些关于FPGA设计的相关内容，这让我对未来在实际硬件平台上实现我的设计充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

我一直对计算机的底层是如何工作的感到好奇，特别是那些构成我们日常使用的电子设备核心的数字电路。这本书就像一把钥匙，为我打开了这扇神秘的大门。它并没有上来就抛出大量复杂的公式和电路图，而是循序渐进地引导读者进入数字逻辑的世界。从最基本的布尔代数和逻辑门，到如何利用它们构建更复杂的组合电路和时序电路，整个过程都被拆解得非常细致。书中对于各种逻辑功能的实现原理，比如加法器、译码器、触发器等，都做了详尽的分析，并提供了清晰的逻辑框图和真值表。让我特别喜欢的是，书中在介绍完某个概念后，会紧接着提供一些练习题，这些题目难度适中，能够帮助我巩固刚学到的知识，并且能够及时发现自己在理解上的盲点。通过这些练习，我逐渐建立起对数字逻辑设计的基本框架和方法论的认识。