數字邏輯基礎與Verilog設計(原書第3版) 9787111537281 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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加斯蒂芬 布朗 著

圖書標籤:

• 數字邏輯
• Verilog
• 數字電路
• 邏輯設計
• 電子工程
• 計算機硬件
• 基礎
• 教材
• 機械工業齣版社
• 9787111537281

店鋪： 北京文博宏圖圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111537281

商品編碼：29585250841

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名：數字邏輯基礎與Verilog設計(原書第3版)

定價：89.00元

作者：(加)斯蒂芬 布朗

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787111537281

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書特色
詳細介紹組閤邏輯與時序邏輯電路的經典設計技術。
強調邏輯電路的模塊化設計方法，介紹一些基本的電路模塊，並應用到大型電路實現中。
Verilog語言是本書必不可少的一部分內容，書中通過一種通俗易懂的方式循序漸進地介紹該語言。
著重強調在設計與實現實際電路時采用的Verilog與CAD工具。
提供大量的教學實例，揭示一種適閤采用現代數字電路技術（如FPGA與CPLD等可編程邏輯器件）的良好設計方式。

內容提要

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本書第3版較第2版在內容結構上做瞭更新，從問題求解的角度重點介紹多種邏輯電路及其硬件描述語言Verilog實現的方法，著重於數字電路實現技術和數字係統設計兩大核心內容。主要包括：數字電路設計流程、邏輯電路基礎、算術運算電路、組閤電路、存儲元件、同步時序電路、邏輯功能優化、異步時序電路、完整的CAD電路設計流程以及電路測試等。本書包含瞭120多段Verilog示例代碼，以說明如何采用Verilog語言描述不同的邏輯電路。

目錄

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作者介紹

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斯蒂芬·布朗（Stephen Brown） 獲得多倫多大學電子工程碩士和博士學位，於1992年進入多倫多大學任教，目前為該校電子與計算機工程係教授，同時在Altera公司發起的國際大學計劃中擔任理事職務。研究領域包括現場可編程VLSI技術以及計算機結構，發錶瞭超過100篇論文。除瞭本書之外，與他人閤編瞭另外2本知名教材：《Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design（第3版）》《Field Programmable Gate Arrays》。

斯萬剋·瓦拉納西（Zvonko Vranesic） 擁有多倫多大學電子工程碩士和博士學位。現為該校電子與計算機工程係以及計算機科學係的榮譽退休教授。目前的研究領域包括計算機架構以及現場可編程VLSI技術研究。除瞭本書之外，與他人閤編瞭另外3本知名教材：《Computer Organization and Embedded Systems（第6版）》《Microputer Structures》與《Field Programmable Gate Arrays》。

文摘

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序言

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《深入理解數字電路與係統設計》 前言 在當今數字化浪潮席捲全球的時代，數字電路與係統設計已成為信息技術領域不可或缺的基石。從智能手機、高性能計算機到復雜的通信係統和嵌入式設備，無一不依賴於精密、高效的數字邏輯設計。掌握數字邏輯的基本原理，並熟練運用現代設計語言進行電路實現，是每一位電子工程、計算機科學及相關領域學子和從業者必須具備的核心技能。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的學習體驗，係統地講解數字邏輯的核心概念、理論基礎以及實際應用。我們不僅僅停留在理論的陳述，更著重於將抽象的邏輯轉化為可實現的硬件結構，並通過現代化的設計方法和工具，帶領讀者一步步構建齣功能強大的數字係統。本書將幫助您建立紮實的理論功底，培養解決實際問題的能力，並為進一步探索更高級的數字係統設計打下堅實基礎。 第一部分：數字邏輯基礎理論 第一章：數字係統概述與數製轉換 本章將首先介紹數字係統在現代科技中的重要性及其基本構成，引齣數字邏輯設計的核心概念。我們將深入探討不同數製係統，包括二進製、十進製、八進製和十六進製，並詳細講解它們之間的相互轉換方法。理解數製轉換是後續所有數字邏輯運算的基礎，我們將通過豐富的實例來演示各種轉換技巧，確保讀者能夠熟練掌握。此外，本章還將簡要介紹計算機內部數據錶示的普遍性，為後續學習打下基礎。 第二章：二進製數運算與邏輯門電路 本章將聚焦於二進製數的基本運算，包括二進製的加法、減法、乘法和除法。我們會詳細介紹二進製運算的規則，並演示如何進行手工運算以及理解計算機內部如何實現這些運算。在此基礎上，我們將引入數字邏輯中最基本的構建單元——邏輯門。我們將詳細講解與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）等基本邏輯門的功能、邏輯錶達式和真值錶。並通過電路圖直觀地展示它們的實現方式。 第三章：組閤邏輯電路設計 本章將深入探討組閤邏輯電路的設計原理。組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入，與電路的過去狀態無關。我們將介紹如何使用布爾代數簡化邏輯錶達式，以及如何利用卡諾圖（Karnaugh Map）等方法來係統地設計和化簡組閤邏輯電路。本章將涵蓋半加器、全加器、編碼器、譯碼器、多路選擇器（Multiplexer）和數據分配器（Demultiplexer）等經典的組閤邏輯電路設計實例，並分析它們在實際應用中的作用。 第四章：時序邏輯電路設計 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還取決於電路過去的狀態。本章將詳細講解時序邏輯電路的基本概念，包括觸發器（Flip-flop）和鎖存器（Latch）的工作原理，如D觸發器、T觸發器、JK觸發器等。我們將深入分析時序電路的狀態轉換，並介紹狀態圖和狀態錶的設計方法。本章還將講解寄存器（Register）、計數器（Counter）等重要時序邏輯電路的設計與應用，為構建更復雜的數字係統奠定基礎。 第五章：數字係統同步與異步設計 本章將探討數字係統設計中至關重要的同步和異步設計概念。我們將詳細解釋時鍾信號在同步時序電路中的作用，以及如何設計時鍾域，避免亞穩態等問題。同時，我們將介紹異步邏輯電路的特點、優勢與挑戰，並對比分析同步與異步設計的適用場景。理解這兩種設計模式對於構建穩定可靠的數字係統至關重要。 第六章：存儲器芯片與接口 本章將介紹構成數字係統的關鍵組成部分——存儲器。我們將深入探討不同類型的存儲器，如隻讀存儲器（ROM）、隨機存取存儲器（RAM），包括SRAM和DRAM。我們將詳細講解它們的結構、工作原理、讀寫操作的時序以及接口方式。通過本章的學習，讀者將能理解存儲器在數據存儲和處理中的核心作用，以及如何將其集成到更大的係統中。 第二部分：Verilog HDL與係統級設計 第七章：Verilog HDL入門 本章將正式引入硬件描述語言Verilog HDL，它是現代數字邏輯設計事實上的標準語言。我們將從Verilog的基本語法開始，介紹其數據類型、運算符、賦值語句（阻塞與非阻塞）以及基本的程序結構（`module`, `endmodule`, `always`, `initial`）。我們將通過簡單的組閤邏輯和時序邏輯電路的Verilog描述實例，幫助讀者快速建立起對Verilog編程的初步認識。 第八章：Verilog HDL組閤邏輯建模 本章將專注於使用Verilog HDL對組閤邏輯電路進行建模。我們將學習如何使用`assign`語句和`always`塊（`always @()`）來描述組閤邏輯，並演示如何實現加法器、減法器、多路選擇器、譯碼器等組閤邏輯功能。本章將強調編寫可綜閤的Verilog代碼，以便能夠通過EDA工具生成實際的硬件電路。 第九章：Verilog HDL時序邏輯建模 本章將深入講解使用Verilog HDL對時序邏輯電路進行建模。我們將重點介紹如何使用`always`塊（`always @(posedge clk)`或`always @(negedge clk)`）來描述基於時鍾的觸發器和寄存器。我們將學習如何構建狀態機，包括有限狀態機（FSM）的兩種經典錶示法——摩爾（Mealy）型和米利（Moore）型，並演示如何用Verilog實現它們。此外，本章還將涵蓋計數器、移位寄存器等常用時序邏輯模塊的設計。 第十章：Verilog HDL結構化建模與層次化設計 本章將介紹Verilog HDL的結構化建模能力，以及如何通過層次化設計來構建復雜的數字係統。我們將學習如何創建模塊（module）並實例化其他模塊，從而實現設計的功能分解和復用。通過實例，我們將演示如何將小的邏輯單元組裝成大型的數字係統，如CPU的數據通路、控製器等。 第十一章：Verilog HDL任務、函數與參數化設計 本章將進一步拓展Verilog HDL的高級特性。我們將學習如何使用任務（task）和函數（function）來組織和復用代碼，提高設計的模塊化程度。同時，我們將介紹參數化設計（parameterized design）的概念，允許我們在實例化模塊時通過參數來修改模塊的行為，從而增強設計的靈活性和可配置性。 第十二章：設計驗證基礎 本章將引入數字邏輯設計中至關重要的驗證環節。我們將探討仿真（simulation）在驗證設計正確性中的作用，並介紹如何編寫測試平颱（testbench）來驅動被測設計（DUT, Design Under Test）並檢查其輸齣。我們將學習如何生成激勵信號、設置仿真時間、以及如何使用斷言（assertion）來檢查設計行為。 第三部分：高級主題與應用 第十三章：可編程邏輯器件（PLD）與FPGA入門 本章將介紹現代數字係統設計中普遍采用的可編程邏輯器件，特彆是現場可編程門陣列（FPGA）。我們將講解FPGA的基本結構，包括查找錶（LUT）、觸發器、布綫資源等。我們將介紹如何使用EDA工具鏈（如綜閤、布局布綫）將Verilog設計映射到FPGA硬件上，並講解如何進行下載和調試。 第十四章：有限狀態機（FSM）的高級設計與應用 本章將對有限狀態機設計進行更深入的探討。我們將討論不同狀態機編碼方式（如獨熱碼、二進製碼）對性能的影響，以及如何優化狀態機的設計以提高效率和降低功耗。我們將通過復雜的實例，如交通燈控製器、串行通信接口控製器等，來展示FSM在實際應用中的強大功能。 第十五章：常用數字係統模塊設計實例 本章將通過一係列實際的數字係統模塊設計實例，鞏固讀者前麵學到的知識。我們將涵蓋諸如ADC/DAC接口、UART通信模塊、SPI總綫控製器、簡單的CPU指令集實現等，讓讀者親身感受從需求分析到Verilog代碼實現，再到仿真驗證的完整設計流程。 第十六章：數字信號處理（DSP）初步 本章將簡要介紹數字信號處理（DSP）的基本概念，並展示如何在數字邏輯層麵實現一些基礎的DSP算法，例如濾波器、FFT等。我們將討論並行處理和流水綫技術在DSP應用中的重要性，為讀者探索更專業的DSP領域打開一扇門。 第十七章：低功耗設計與時序約束 隨著移動設備和嵌入式係統的普及，低功耗設計變得越來越重要。本章將介紹實現低功耗數字設計的常見策略，如時鍾門控、電源門控等。同時，我們將講解時序約束（timing constraints）在確保設計在目標頻率下可靠工作中的關鍵作用，以及如何通過時序分析來優化設計。 第十八章：現代數字係統設計的挑戰與發展趨勢 本章將對數字係統設計的當前挑戰進行梳理，例如驗證的復雜性、設計規模的增長、以及異構計算平颱的興起。我們還將展望數字邏輯設計未來的發展趨勢，如片上係統（SoC）的集成、人工智能在硬件設計中的應用、以及新型半導體技術的演進。 結語 本書的編寫旨在為讀者提供一個紮實、全麵的數字邏輯與Verilog設計知識體係。我們相信，通過對本書內容的深入學習和實踐，讀者將能夠自信地步入數字電路與係統設計的廣闊領域，並為未來的技術創新貢獻自己的力量。我們鼓勵讀者在學習過程中積極動手實踐，利用EDA工具進行仿真和實現，將理論知識轉化為實際能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對我這樣的電子工程專業學生來說，無疑是學習數字邏輯和硬件設計必不可少的一本參考書。它不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，能夠在我學習的各個階段給予我清晰的指引。在學習的過程中，我發現書中對於復雜數字係統的分析方法非常到位，比如如何進行模塊化設計，如何進行層次化分解，這些對於處理大型項目至關重要。書中還涉及到瞭異步電路和同步電路的設計，以及對潛在時序問題的分析和解決方案，這些都是在實際工作中非常容易遇到的挑戰。我特彆喜歡書中對各種設計約束的講解，比如時鍾頻率、建立時間和保持時間等，這讓我對實際硬件實現的限製有瞭更深入的理解。通過學習書中介紹的設計流程和驗證方法，我能夠更係統、更嚴謹地進行數字邏輯設計。

評分☆☆☆☆☆

我一直對計算機的底層是如何工作的感到好奇，特彆是那些構成我們日常使用的電子設備核心的數字電路。這本書就像一把鑰匙，為我打開瞭這扇神秘的大門。它並沒有上來就拋齣大量復雜的公式和電路圖，而是循序漸進地引導讀者進入數字邏輯的世界。從最基本的布爾代數和邏輯門，到如何利用它們構建更復雜的組閤電路和時序電路，整個過程都被拆解得非常細緻。書中對於各種邏輯功能的實現原理，比如加法器、譯碼器、觸發器等，都做瞭詳盡的分析，並提供瞭清晰的邏輯框圖和真值錶。讓我特彆喜歡的是，書中在介紹完某個概念後，會緊接著提供一些練習題，這些題目難度適中，能夠幫助我鞏固剛學到的知識，並且能夠及時發現自己在理解上的盲點。通過這些練習，我逐漸建立起對數字邏輯設計的基本框架和方法論的認識。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，學習一門新的技術，最重要的是能夠理解其核心思想，並且能夠將其應用於解決實際問題。這本書恰恰滿足瞭這一需求。它並沒有過分追求概念的晦澀難懂，而是以一種非常務實的態度，將數字邏輯的設計原理和Verilog語言的應用緊密結閤起來。從最基本的邏輯門操作，到如何利用Verilog描述並實現復雜的微處理器架構，本書為讀者提供瞭一條清晰的學習路徑。我特彆欣賞書中對於不同設計範式的介紹，比如結構化設計、行為級設計以及混閤模式設計，這讓我能夠根據不同的需求選擇最閤適的設計方法。在閱讀過程中，我嘗試著將書中的一些設計思想應用於我自己的課程設計項目中，發現效果非常顯著，不僅提高瞭我的設計效率，也讓我對數字係統的魯棒性有瞭更深的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於我這樣一名初涉數字電路設計領域的研究生來說，無疑是一場及時雨。在學習過程中，我常常被各種抽象的概念和繁雜的邏輯門電路搞得頭暈腦脹，而市麵上現有的教材要麼過於理論化，要麼在實踐指導方麵顯得力不從心。這本書的齣現，恰好彌補瞭這一空白。其內容編排邏輯清晰，從最基礎的數製、邏輯門開始，層層遞進，逐步引入組閤邏輯和時序邏輯的設計方法。尤其令我印象深刻的是，書中對於各種邏輯器件的工作原理和特性講解得非常透徹，結閤豐富的圖示和錶格，使得原本枯燥的理論知識變得生動易懂。在學習過程中，我嘗試著將書中的例子在仿真軟件中進行復現，發現理解起來事半功倍。而且，書中還穿插瞭一些實際應用案例，讓我能夠更直觀地感受到數字邏輯在現實世界中的重要作用，這極大地激發瞭我深入學習的興趣。

評分☆☆☆☆☆

對於一名希望將理論知識轉化為實際應用的設計者來說，能夠掌握一種有效的硬件描述語言至關重要。這本書在這一點上做得非常齣色。它並沒有將Verilog的學習與其他知識割裂開來，而是將Verilog的設計語言有機地融入到數字邏輯的設計流程中。從最基礎的Verilog語法，到如何用Verilog來描述各種邏輯功能，比如門級電路、行為級描述，再到如何進行仿真和時序約束，書中都進行瞭詳盡的講解。我尤其欣賞書中關於如何將數學模型轉化為Verilog代碼的指導，這對於實現復雜的數字係統非常有幫助。書中提供的許多Verilog代碼示例，都是可以直接在實際項目中使用或藉鑒的，這極大地縮短瞭我從學習到實踐的距離。此外，書中還介紹瞭一些關於FPGA設計的相關內容，這讓我對未來在實際硬件平颱上實現我的設計充滿瞭信心。