数字系统设计 邹彦 9787801839183 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邹彦 著

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出版社： 航空工业出版社

ISBN：9787801839183

商品编码：29373400187

包装：平装

出版时间：2007-05-01

基本信息

书名：数字系统设计

定价：33.50元

作者：邹彦

出版社：航空工业出版社

出版日期：2007-05-01

ISBN：9787801839183

字数：478000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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本书主要阐述了数字系统设计方法和可编程逻辑器件的应用，较系统地介绍了PLD器件、HDL设计语言、流行的EDA设计软件和数字系统设计方法等内容，力求涵盖数字系统开发设计所涉及到的主要方面，并在内容上进行了精心编排，以着眼于综合开发能力的提高。
全书共分为五个部分：部分详细地阐述了数字系统设计，包括数字系统的组成、描述方法、设计方法；第二部分介绍了可编程逻辑器件的基本结构和工作原理；第三部分较详细地介绍了ABEL-HDL硬件设计语言，并配有大量的设计实例；第四部分主要介绍了EDA设计的开发软件，包括Lattice公司的ispDesignEXPERT开发软件和Ahera公司的MAX—PlusⅡ开发软件，这两种软件是开发PLD广泛使用的开发工具；第五部分介绍了基于EDA技术的现代数字系统设计方法，并列举了设计实例和设计选题。
本书取材广泛、内容新颖、重点突出，并着眼于实用性，提供了丰富的实例，所有的实例均经过仿真和验证。
本书可作为高等院校电子信息、通信工程、自动化和计算机应用等信息工程类及相近专业的本专科教学用书，或课程设计用书，也可作为从事电子设计工程技术人员的参考书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《数字系统设计》 引言 在信息技术飞速发展的今天，数字系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、计算机到通信网络、自动化设备，无不依赖于精巧的数字电路设计。理解数字系统的原理，掌握其设计方法，已成为电子工程、计算机科学等领域从业者必备的核心技能。《数字系统设计》一书，旨在为读者提供一个系统、深入的学习平台，帮助掌握数字系统设计的基础理论、核心技术和实践方法。本书内容丰富，结构严谨，理论与实践相结合，力求让读者在理解抽象概念的同时，也能切实掌握设计工具和方法，为未来在相关领域的学习和工作打下坚实的基础。 第一部分：数字系统的基础 本部分将从最基础的概念入手，为读者构建起对数字系统全面而深刻的认知。 数字信号与模拟信号：我们将首先区分数字信号和模拟信号的本质区别，理解数字信号的离散性和量化特性，以及其在信息传输和处理中的优势。通过对比，读者将清晰认识到为什么数字系统在现代电子设备中占据主导地位。 二进制数系统与逻辑运算：二进制是数字系统的基石。本节将详细介绍二进制、十进制、十六进制等数制之间的转换，以及在此基础上进行的逻辑运算，包括与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）等基本逻辑门的功能和真值表。这是理解后续复杂数字电路设计的前提。 布尔代数及其化简：布尔代数是描述和分析数字逻辑电路的数学工具。我们将深入探讨布尔代数的基本定理和定律，学习如何利用这些工具来化简逻辑表达式，从而简化电路设计，提高效率，降低成本。德摩根定理、吸收律等重要定理将得到详细阐述。 逻辑门电路及其组合：在掌握了逻辑运算和布尔代数之后，我们将介绍构成数字电路的基本单元——逻辑门。包括AND门、OR门、NOT门、NAND门、NOR门、XOR门等，并讨论它们在物理实现上的基本原理。在此基础上，我们将学习如何将这些基本门电路组合起来，实现更复杂的逻辑功能，例如加法器、减法器、比较器等组合逻辑电路。 第二部分：组合逻辑电路设计 组合逻辑电路是数字电路中最基本的一类。其输出仅取决于当前输入，不具有记忆功能。本部分将系统介绍组合逻辑电路的设计方法与应用。 真值表、逻辑图与表达式：学习如何从需求出发，列出逻辑电路的真值表，然后根据真值表推导出逻辑表达式，最后绘制出逻辑电路图。这是组合逻辑电路设计的基本流程。 卡诺图（Karnaugh Map）化简：卡诺图是一种直观且高效的逻辑函数化简方法，尤其适用于输入变量较少的电路。我们将详细讲解卡诺图的绘制、分组规则以及如何从中提取最简逻辑表达式。 Quine-McCluskey算法：对于输入变量较多的情况，卡诺图可能变得复杂且不易操作。Quine-McCluskey算法是一种系统性的、适用于计算机实现的逻辑函数化简方法，我们将对其原理和步骤进行详细介绍。 常用组合逻辑电路模块：我们将深入分析和设计几种常用的组合逻辑电路模块，包括： 译码器（Decoder）：将二进制代码转换为特定的输出信号，如BCD码七段译码器。 编码器（Encoder）：将多种输入信号转换为二进制代码，如优先编码器。 多路选择器（Multiplexer, MUX）：根据选择信号从多个输入中选择一个输出。 分路选择器（Demultiplexer, DEMUX）：将一个输入信号分配到多个输出中的一个。 加法器/减法器：实现二进制数的加法和减法运算，包括半加器、全加器、并行加法器等。 比较器（Comparator）：比较两个二进制数的大小。 数值控制器（Arithmetic Logic Unit, ALU）：集成加法、减法、逻辑运算等多种功能的电路，是CPU的核心组成部分。 第三部分：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，还取决于过去的状态，即具有记忆功能。本部分将聚焦时序逻辑电路的设计与分析。 触发器（Flip-Flop）：触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元。我们将详细介绍不同类型的触发器，包括SR触发器、JK触发器、D触发器、T触发器，理解它们的构成原理、工作特性、状态转移图和激励表。 寄存器（Register）：寄存器是由多个触发器组成的，用于存储一组二进制数据。我们将介绍并行输入/并行输出（PIPO）、串行输入/并行输出（SIPO）、并行输入/串行输出（PISO）、串行输入/串行输出（SISO）等不同类型的寄存器，以及它们在数据存储和传输中的应用。 计数器（Counter）：计数器是一种能够对输入脉冲进行计数的时序电路。我们将讲解同步计数器和异步计数器（行波计数器）的设计，包括二进制计数器、十进制计数器、移位计数器（约翰逊计数器、环形计数器）等，并讨论它们在分频、定时等方面的应用。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）：有限状态机是描述和设计复杂时序逻辑电路的强大模型。我们将介绍摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型有限状态机的概念，学习如何从状态转移图和状态表设计FSM，并通过例子展示其在序列发生器、控制器等方面的应用。 时序电路的分析与设计：系统阐述如何分析一个已知时序电路的功能，以及如何根据设计要求设计一个新的时序电路。这包括对电路进行状态图、状态表描述，以及进行逻辑综合和优化。 第四部分：现代数字设计方法与工具 随着集成电路工艺的发展，现代数字系统设计越来越依赖于硬件描述语言（HDL）和EDA（Electronic Design Automation）工具。 硬件描述语言（HDL）：我们将介绍两种主要的硬件描述语言——Verilog HDL和VHDL。重点讲解HDL的基本语法、数据类型、运算符、语句结构、模块定义、端口声明等，以及如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑电路。 EDA工具链：简要介绍EDA工具在数字设计流程中的作用，包括代码编写、仿真、综合、布局布线、时序分析等关键环节。通过对仿真和综合过程的理解，读者将能够更好地利用这些工具来验证和实现自己的设计。 可编程逻辑器件（PLD）：介绍CPLD（Complex Programmable Logic Device）和FPGA（Field-Programmable Gate Array）等可编程逻辑器件的基本结构和工作原理。理解这些器件如何通过编程实现复杂的数字逻辑功能，是现代数字系统设计的重要一环。 设计实例与实践：通过一些实际的设计案例，例如简单的数码管显示控制器、交通灯控制器等，引导读者将所学知识应用于实际项目，并熟悉使用HDL和EDA工具进行设计、仿真和实现的过程。 第五部分：高级数字设计概念（选讲） 为进一步拓展读者的视野，本部分将触及一些更高级的数字设计概念。 存储器设计基础：简要介绍RAM（Random Access Memory）和ROM（Read Only Memory）等存储器的工作原理，以及其在数字系统中的基本构成。 数模混合信号处理简介：简单介绍数模混合信号处理的必要性，以及ADC（Analog-to-Digital Converter）和DAC（Digital-to-Analog Converter）等关键器件的作用。 数字信号处理（DSP）基础：初步介绍数字信号处理的基本概念，例如采样、量化、数字滤波等，以及DSP在现代通信、图像处理等领域的应用。 异步时序逻辑设计概述：对比同步和异步时序逻辑的特点，简要介绍异步电路的设计挑战和一些基本概念。 结论 《数字系统设计》一书力求提供一个全面、深入且实用的学习体验。从最基础的逻辑门到复杂的有限状态机，从原理讲解到工具应用，本书层层递进，循序渐进。通过理论学习与实践操作相结合，读者将能够掌握构建和分析数字系统的核心技能，为理解和参与到日新月异的数字技术发展中打下坚实的基础。本书适合作为高等院校电子工程、计算机科学、自动化等专业的教材，也为广大数字技术爱好者和工程师提供了一本可靠的学习参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，嗯，怎么说呢，挺中规中矩的，那种经典的教材风格，蓝白相间，字体也比较朴实，没有太多花哨的东西。拿到手的时候感觉分量还挺足的，这通常意味着内容扎实，能拿来当“砖头”用，哈哈。我当时是准备考研或者想系统学习一下数字电路基础，所以对这种“厚度”是比较青睐的。书里的排版是双栏的，这种格式在专业技术书籍里很常见，一方面是为了节省篇幅，另一方面也是为了方便对照阅读和查阅公式。不过说实话，刚翻开的时候，那种扑面而来的公式和逻辑图，还是让我这个初学者有点心头发怵。感觉这书像是那种非常严谨的学者写出来的，每一个定义、每一个推导都力求精确无误，没有太多“大白话”的解释来降低阅读门槛。它更像是一个技术手册，而不是一本入门的科普读物。这种风格有好有坏，好处是概念清晰，基本功扎实，坏处就是初学者可能需要反复咀嚼才能真正理解背后的思想。我花了不少时间去适应它那种冷静、客观的叙事语调，就像在和一个知识渊博但不擅长讲故事的教授对话一样。但总的来说，从物理感受上来说，它给人的第一印象就是“专业”和“严谨”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，如果用一个词来概括，那就是“克制”到了极致。完全没有那种为了吸引眼球而设置的趣味性描述，所有的句子都像经过精确计算的程序语句一样，高效、准确，直奔主题。这使得在阅读过程中，你几乎不可能被多余的修饰词分散注意力，必须全神贯注于逻辑和概念本身。对于需要长期与硬件打交道的人来说，这种精确性是宝贵的财富，因为它最大程度地减少了因歧义理解而导致的工程错误。然而，对于那些更偏向于直觉学习或者需要大量类比来建立概念的读者而言，初期的接受成本可能会比较高。我记得在解析状态机的最小化问题时，作者直接给出了标准化的代数方法和表格法，所有的步骤都高度公式化。我花了好一番功夫才理解，原来这些看似枯燥的数学操作背后，隐藏着对资源优化（比如门数量的减少）的终极追求。它强迫你抛弃对直观视觉的依赖，转而信任严密的数学逻辑。这种风格，与其说是在“教”你知识，不如说是在“训练”你的逻辑思维能力，培养一种对数字精确性的敬畏之心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计，可以说是对学习效果的“终极考验”。它不是那种简单的填空和概念回顾，很多后面的章节附带的综合性练习题，难度梯度非常陡峭。我印象最深的是那些涉及系统级集成的题目，它们往往要求你不仅要掌握单个模块的设计，还要考虑模块之间的接口规范、时序约束以及整体系统的性能优化。做这些题的时候，感觉自己就像一个真正的系统架构师，而不是一个单纯的电路工程师。它要求你不断地在宏观的系统架构和微观的门级实现之间来回切换视角。而且，这本书的参考答案或者说详细解答可能并不像某些畅销书那样容易获取或全面。这反而迫使我们必须独立地、深入地去推敲每一个细节，去验证自己的每一个假设。这种“自力更生”的解题过程，虽然痛苦，但确实是巩固知识最有效的方式。通过这些挑战性的练习，我对诸如流水线设计中的冒险处理、中断机制的优先级仲裁等高级主题的理解，才真正上升到了一个可以指导实践的高度，而不是停留在书本理论的层面。

评分☆☆☆☆☆

从整体的学术价值和工程参考性来看，这本书无疑是一部硬核的专业著作。它没有将过多的篇幅浪费在介绍最新、最时髦的EDA工具或者特定的FPGA架构上，而是将精力集中在那些恒久不变的数字系统基本原理上。这意味着，即便几年后工艺技术和集成电路的实现方式发生了巨大变化，书中所阐述的逻辑设计、状态机理论、时序分析这些核心知识依然具有极强的生命力。它更像是一部“内功心法”，而非“招式秘籍”。对于那些立志于在数字领域深耕，希望未来能够驾驭复杂ASIC或SoC设计的读者来说，这本书提供的理论基础是无可替代的。它塑造的是一种“面向硬件的思维模式”，让你在面对任何新的数字挑战时，都能从最底层的逻辑层面出发，构建出高效、可靠的解决方案。它不是一本可以让你“速成”的书，但它绝对是一本能让你打下极其坚实地基，并能抵抗时间考验的经典之作。每一次重读，都能发现新的层次和更深远的意义。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的逻辑推进简直可以用“步步为营”来形容，简直就像在攀登一座精心规划的阶梯，每一步都踏实稳健，不允许有丝毫的跳跃。作者似乎非常注重知识体系的完整性，从最基础的布尔代数开始，然后过渡到逻辑门、组合逻辑电路，再到时序电路的那些错综复杂的反馈环路，整个过程一气呵成，过渡得非常自然。我特别欣赏它在讲解复杂电路设计方法论时所采取的视角，它不仅仅是告诉你“怎么做”，更深层次地探讨了“为什么必须这么做”背后的设计哲学。比如在讨论可测试性和故障诊断时，书里提供的案例分析简直是教科书级别的——条理清晰，层层剥笋，把一个原本看起来头疼的问题拆解成了若干个可以独立解决的小模块。我记得有一次为了搞懂一个同步时序电路的时钟域交叉问题，我翻阅了好几家资料，最后还是在这本书里找到了最清晰、最直观的图解和数学推导来支撑我的理解。这种深度和广度并存的叙述方式，使得读者在学完之后，不仅仅停留在会画图的层面，更能建立起一套系统的数字系统设计思维框架，这一点是很多只关注“实现”而不关注“原理”的书籍所欠缺的。