數字係統設計 鄒彥 9787801839183 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄒彥 著

圖書標籤:

• 數字係統設計
• 數字電路
• 計算機組成原理
• 邏輯設計
• Verilog
• FPGA
• VHDL
• 電子工程
• 高等教育
• 教材

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 航空工業齣版社

ISBN：9787801839183

商品編碼：29373400187

包裝：平裝

齣版時間：2007-05-01

基本信息

書名：數字係統設計

定價：33.50元

作者：鄒彥

齣版社：航空工業齣版社

齣版日期：2007-05-01

ISBN：9787801839183

字數：478000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：12k

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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本書主要闡述瞭數字係統設計方法和可編程邏輯器件的應用，較係統地介紹瞭PLD器件、HDL設計語言、流行的EDA設計軟件和數字係統設計方法等內容，力求涵蓋數字係統開發設計所涉及到的主要方麵，並在內容上進行瞭精心編排，以著眼於綜閤開發能力的提高。
全書共分為五個部分：部分詳細地闡述瞭數字係統設計，包括數字係統的組成、描述方法、設計方法；第二部分介紹瞭可編程邏輯器件的基本結構和工作原理；第三部分較詳細地介紹瞭ABEL-HDL硬件設計語言，並配有大量的設計實例；第四部分主要介紹瞭EDA設計的開發軟件，包括Lattice公司的ispDesignEXPERT開發軟件和Ahera公司的MAX—PlusⅡ開發軟件，這兩種軟件是開發PLD廣泛使用的開發工具；第五部分介紹瞭基於EDA技術的現代數字係統設計方法，並列舉瞭設計實例和設計選題。
本書取材廣泛、內容新穎、重點突齣，並著眼於實用性，提供瞭豐富的實例，所有的實例均經過仿真和驗證。
本書可作為高等院校電子信息、通信工程、自動化和計算機應用等信息工程類及相近專業的本專科教學用書，或課程設計用書，也可作為從事電子設計工程技術人員的參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《數字係統設計》 引言 在信息技術飛速發展的今天，數字係統已滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機、計算機到通信網絡、自動化設備，無不依賴於精巧的數字電路設計。理解數字係統的原理，掌握其設計方法，已成為電子工程、計算機科學等領域從業者必備的核心技能。《數字係統設計》一書，旨在為讀者提供一個係統、深入的學習平颱，幫助掌握數字係統設計的基礎理論、核心技術和實踐方法。本書內容豐富，結構嚴謹，理論與實踐相結閤，力求讓讀者在理解抽象概念的同時，也能切實掌握設計工具和方法，為未來在相關領域的學習和工作打下堅實的基礎。 第一部分：數字係統的基礎 本部分將從最基礎的概念入手，為讀者構建起對數字係統全麵而深刻的認知。 數字信號與模擬信號：我們將首先區分數字信號和模擬信號的本質區彆，理解數字信號的離散性和量化特性，以及其在信息傳輸和處理中的優勢。通過對比，讀者將清晰認識到為什麼數字係統在現代電子設備中占據主導地位。 二進製數係統與邏輯運算：二進製是數字係統的基石。本節將詳細介紹二進製、十進製、十六進製等數製之間的轉換，以及在此基礎上進行的邏輯運算，包括與（AND）、或（OR）、非（NOT）、異或（XOR）等基本邏輯門的功能和真值錶。這是理解後續復雜數字電路設計的前提。 布爾代數及其化簡：布爾代數是描述和分析數字邏輯電路的數學工具。我們將深入探討布爾代數的基本定理和定律，學習如何利用這些工具來化簡邏輯錶達式，從而簡化電路設計，提高效率，降低成本。德摩根定理、吸收律等重要定理將得到詳細闡述。 邏輯門電路及其組閤：在掌握瞭邏輯運算和布爾代數之後，我們將介紹構成數字電路的基本單元——邏輯門。包括AND門、OR門、NOT門、NAND門、NOR門、XOR門等，並討論它們在物理實現上的基本原理。在此基礎上，我們將學習如何將這些基本門電路組閤起來，實現更復雜的邏輯功能，例如加法器、減法器、比較器等組閤邏輯電路。 第二部分：組閤邏輯電路設計 組閤邏輯電路是數字電路中最基本的一類。其輸齣僅取決於當前輸入，不具有記憶功能。本部分將係統介紹組閤邏輯電路的設計方法與應用。 真值錶、邏輯圖與錶達式：學習如何從需求齣發，列齣邏輯電路的真值錶，然後根據真值錶推導齣邏輯錶達式，最後繪製齣邏輯電路圖。這是組閤邏輯電路設計的基本流程。 卡諾圖（Karnaugh Map）化簡：卡諾圖是一種直觀且高效的邏輯函數化簡方法，尤其適用於輸入變量較少的電路。我們將詳細講解卡諾圖的繪製、分組規則以及如何從中提取最簡邏輯錶達式。 Quine-McCluskey算法：對於輸入變量較多的情況，卡諾圖可能變得復雜且不易操作。Quine-McCluskey算法是一種係統性的、適用於計算機實現的邏輯函數化簡方法，我們將對其原理和步驟進行詳細介紹。 常用組閤邏輯電路模塊：我們將深入分析和設計幾種常用的組閤邏輯電路模塊，包括： 譯碼器（Decoder）：將二進製代碼轉換為特定的輸齣信號，如BCD碼七段譯碼器。 編碼器（Encoder）：將多種輸入信號轉換為二進製代碼，如優先編碼器。 多路選擇器（Multiplexer, MUX）：根據選擇信號從多個輸入中選擇一個輸齣。 分路選擇器（Demultiplexer, DEMUX）：將一個輸入信號分配到多個輸齣中的一個。 加法器/減法器：實現二進製數的加法和減法運算，包括半加器、全加器、並行加法器等。 比較器（Comparator）：比較兩個二進製數的大小。 數值控製器（Arithmetic Logic Unit, ALU）：集成加法、減法、邏輯運算等多種功能的電路，是CPU的核心組成部分。 第三部分：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，還取決於過去的狀態，即具有記憶功能。本部分將聚焦時序邏輯電路的設計與分析。 觸發器（Flip-Flop）：觸發器是構成時序邏輯電路的基本存儲單元。我們將詳細介紹不同類型的觸發器，包括SR觸發器、JK觸發器、D觸發器、T觸發器，理解它們的構成原理、工作特性、狀態轉移圖和激勵錶。 寄存器（Register）：寄存器是由多個觸發器組成的，用於存儲一組二進製數據。我們將介紹並行輸入/並行輸齣（PIPO）、串行輸入/並行輸齣（SIPO）、並行輸入/串行輸齣（PISO）、串行輸入/串行輸齣（SISO）等不同類型的寄存器，以及它們在數據存儲和傳輸中的應用。 計數器（Counter）：計數器是一種能夠對輸入脈衝進行計數的時序電路。我們將講解同步計數器和異步計數器（行波計數器）的設計，包括二進製計數器、十進製計數器、移位計數器（約翰遜計數器、環形計數器）等，並討論它們在分頻、定時等方麵的應用。 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）：有限狀態機是描述和設計復雜時序邏輯電路的強大模型。我們將介紹摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型有限狀態機的概念，學習如何從狀態轉移圖和狀態錶設計FSM，並通過例子展示其在序列發生器、控製器等方麵的應用。 時序電路的分析與設計：係統闡述如何分析一個已知時序電路的功能，以及如何根據設計要求設計一個新的時序電路。這包括對電路進行狀態圖、狀態錶描述，以及進行邏輯綜閤和優化。 第四部分：現代數字設計方法與工具 隨著集成電路工藝的發展，現代數字係統設計越來越依賴於硬件描述語言（HDL）和EDA（Electronic Design Automation）工具。 硬件描述語言（HDL）：我們將介紹兩種主要的硬件描述語言——Verilog HDL和VHDL。重點講解HDL的基本語法、數據類型、運算符、語句結構、模塊定義、端口聲明等，以及如何使用HDL來描述組閤邏輯和時序邏輯電路。 EDA工具鏈：簡要介紹EDA工具在數字設計流程中的作用，包括代碼編寫、仿真、綜閤、布局布綫、時序分析等關鍵環節。通過對仿真和綜閤過程的理解，讀者將能夠更好地利用這些工具來驗證和實現自己的設計。 可編程邏輯器件（PLD）：介紹CPLD（Complex Programmable Logic Device）和FPGA（Field-Programmable Gate Array）等可編程邏輯器件的基本結構和工作原理。理解這些器件如何通過編程實現復雜的數字邏輯功能，是現代數字係統設計的重要一環。 設計實例與實踐：通過一些實際的設計案例，例如簡單的數碼管顯示控製器、交通燈控製器等，引導讀者將所學知識應用於實際項目，並熟悉使用HDL和EDA工具進行設計、仿真和實現的過程。 第五部分：高級數字設計概念（選講） 為進一步拓展讀者的視野，本部分將觸及一些更高級的數字設計概念。 存儲器設計基礎：簡要介紹RAM（Random Access Memory）和ROM（Read Only Memory）等存儲器的工作原理，以及其在數字係統中的基本構成。 數模混閤信號處理簡介：簡單介紹數模混閤信號處理的必要性，以及ADC（Analog-to-Digital Converter）和DAC（Digital-to-Analog Converter）等關鍵器件的作用。 數字信號處理（DSP）基礎：初步介紹數字信號處理的基本概念，例如采樣、量化、數字濾波等，以及DSP在現代通信、圖像處理等領域的應用。 異步時序邏輯設計概述：對比同步和異步時序邏輯的特點，簡要介紹異步電路的設計挑戰和一些基本概念。 結論 《數字係統設計》一書力求提供一個全麵、深入且實用的學習體驗。從最基礎的邏輯門到復雜的有限狀態機，從原理講解到工具應用，本書層層遞進，循序漸進。通過理論學習與實踐操作相結閤，讀者將能夠掌握構建和分析數字係統的核心技能，為理解和參與到日新月異的數字技術發展中打下堅實的基礎。本書適閤作為高等院校電子工程、計算機科學、自動化等專業的教材，也為廣大數字技術愛好者和工程師提供瞭一本可靠的學習參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計，可以說是對學習效果的“終極考驗”。它不是那種簡單的填空和概念迴顧，很多後麵的章節附帶的綜閤性練習題，難度梯度非常陡峭。我印象最深的是那些涉及係統級集成的題目，它們往往要求你不僅要掌握單個模塊的設計，還要考慮模塊之間的接口規範、時序約束以及整體係統的性能優化。做這些題的時候，感覺自己就像一個真正的係統架構師，而不是一個單純的電路工程師。它要求你不斷地在宏觀的係統架構和微觀的門級實現之間來迴切換視角。而且，這本書的參考答案或者說詳細解答可能並不像某些暢銷書那樣容易獲取或全麵。這反而迫使我們必須獨立地、深入地去推敲每一個細節，去驗證自己的每一個假設。這種“自力更生”的解題過程，雖然痛苦，但確實是鞏固知識最有效的方式。通過這些挑戰性的練習，我對諸如流水綫設計中的冒險處理、中斷機製的優先級仲裁等高級主題的理解，纔真正上升到瞭一個可以指導實踐的高度，而不是停留在書本理論的層麵。

評分☆☆☆☆☆

從整體的學術價值和工程參考性來看，這本書無疑是一部硬核的專業著作。它沒有將過多的篇幅浪費在介紹最新、最時髦的EDA工具或者特定的FPGA架構上，而是將精力集中在那些恒久不變的數字係統基本原理上。這意味著，即便幾年後工藝技術和集成電路的實現方式發生瞭巨大變化，書中所闡述的邏輯設計、狀態機理論、時序分析這些核心知識依然具有極強的生命力。它更像是一部“內功心法”，而非“招式秘籍”。對於那些立誌於在數字領域深耕，希望未來能夠駕馭復雜ASIC或SoC設計的讀者來說，這本書提供的理論基礎是無可替代的。它塑造的是一種“麵嚮硬件的思維模式”，讓你在麵對任何新的數字挑戰時，都能從最底層的邏輯層麵齣發，構建齣高效、可靠的解決方案。它不是一本可以讓你“速成”的書，但它絕對是一本能讓你打下極其堅實地基，並能抵抗時間考驗的經典之作。每一次重讀，都能發現新的層次和更深遠的意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，嗯，怎麼說呢，挺中規中矩的，那種經典的教材風格，藍白相間，字體也比較樸實，沒有太多花哨的東西。拿到手的時候感覺分量還挺足的，這通常意味著內容紮實，能拿來當“磚頭”用，哈哈。我當時是準備考研或者想係統學習一下數字電路基礎，所以對這種“厚度”是比較青睞的。書裏的排版是雙欄的，這種格式在專業技術書籍裏很常見，一方麵是為瞭節省篇幅，另一方麵也是為瞭方便對照閱讀和查閱公式。不過說實話，剛翻開的時候，那種撲麵而來的公式和邏輯圖，還是讓我這個初學者有點心頭發怵。感覺這書像是那種非常嚴謹的學者寫齣來的，每一個定義、每一個推導都力求精確無誤，沒有太多“大白話”的解釋來降低閱讀門檻。它更像是一個技術手冊，而不是一本入門的科普讀物。這種風格有好有壞，好處是概念清晰，基本功紮實，壞處就是初學者可能需要反復咀嚼纔能真正理解背後的思想。我花瞭不少時間去適應它那種冷靜、客觀的敘事語調，就像在和一個知識淵博但不擅長講故事的教授對話一樣。但總的來說，從物理感受上來說，它給人的第一印象就是“專業”和“嚴謹”。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的邏輯推進簡直可以用“步步為營”來形容，簡直就像在攀登一座精心規劃的階梯，每一步都踏實穩健，不允許有絲毫的跳躍。作者似乎非常注重知識體係的完整性，從最基礎的布爾代數開始，然後過渡到邏輯門、組閤邏輯電路，再到時序電路的那些錯綜復雜的反饋環路，整個過程一氣嗬成，過渡得非常自然。我特彆欣賞它在講解復雜電路設計方法論時所采取的視角，它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更深層次地探討瞭“為什麼必須這麼做”背後的設計哲學。比如在討論可測試性和故障診斷時，書裏提供的案例分析簡直是教科書級彆的——條理清晰，層層剝筍，把一個原本看起來頭疼的問題拆解成瞭若乾個可以獨立解決的小模塊。我記得有一次為瞭搞懂一個同步時序電路的時鍾域交叉問題，我翻閱瞭好幾傢資料，最後還是在這本書裏找到瞭最清晰、最直觀的圖解和數學推導來支撐我的理解。這種深度和廣度並存的敘述方式，使得讀者在學完之後，不僅僅停留在會畫圖的層麵，更能建立起一套係統的數字係統設計思維框架，這一點是很多隻關注“實現”而不關注“原理”的書籍所欠缺的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，如果用一個詞來概括，那就是“剋製”到瞭極緻。完全沒有那種為瞭吸引眼球而設置的趣味性描述，所有的句子都像經過精確計算的程序語句一樣，高效、準確，直奔主題。這使得在閱讀過程中，你幾乎不可能被多餘的修飾詞分散注意力，必須全神貫注於邏輯和概念本身。對於需要長期與硬件打交道的人來說，這種精確性是寶貴的財富，因為它最大程度地減少瞭因歧義理解而導緻的工程錯誤。然而，對於那些更偏嚮於直覺學習或者需要大量類比來建立概念的讀者而言，初期的接受成本可能會比較高。我記得在解析狀態機的最小化問題時，作者直接給齣瞭標準化的代數方法和錶格法，所有的步驟都高度公式化。我花瞭好一番功夫纔理解，原來這些看似枯燥的數學操作背後，隱藏著對資源優化（比如門數量的減少）的終極追求。它強迫你拋棄對直觀視覺的依賴，轉而信任嚴密的數學邏輯。這種風格，與其說是在“教”你知識，不如說是在“訓練”你的邏輯思維能力，培養一種對數字精確性的敬畏之心。