數字電路與邏輯設計(第3版普通高等教育十一五規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍錦 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯設計
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 電路分析
• 數字係統
• 計算機基礎
• 電子工程
• 三版

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040287998

商品編碼：29395430813

包裝：平裝

齣版時間：2010-05-01

基本信息

書名：數字電路與邏輯設計(第3版普通高等教育十一五規劃教材)

定價：36.90元

作者：鬍錦

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2010-05-01

ISBN：9787040287998

字數：590000

頁碼：370

版次：3

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.599kg

編輯推薦

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p>　　本書在如下方麵做瞭進一步的調整和改進：將《數字電路與邏輯設計》（作者：鬍錦）分為上、下兩篇，上篇主要介紹數字電路的理論知識，精減瞭分立器件電路的理論描述和相似的例題，文字做瞭進一步提煉、適當刪減瞭冗餘內容；增補瞭部分思考題與習題參考答案；重點突齣瞭集成數字器件的應用等。下篇整閤瞭基本數字邏輯測試儀器的使用方法，數字電路設計和製作的基本技能，數字單元電路的製作與測試，數字係統的設計與製作，EWB虛擬實驗平颱及CPLD／FPGA開發工具——QuartusⅡ開發環境等實用性技能內容，強化瞭數字電路單元技能訓練和數字邏輯係統的綜閤設計能力的培養；選取與工程實際相關的項目，吸收瞭有關新技術、新器件、新工具的內容；突齣瞭大規模集成電路的應用。

內容提要

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　　本書是晉通高等教育“十一五”*規劃教材。《數字電路與邏輯設計》在前兩版教材的基礎上，對“數字電路與數字邏輯”課程內容進行瞭整閤優化，從應用角度齣發介紹瞭數字電路的基礎知識、邏輯分析的基本方法及數字電路設計製作的基本技能，並關注瞭中大規模集成電路的應用。全書分上、下兩篇，主要內容包括：邏輯代數基礎、集成邏輯門電路、組閤邏輯電路、集成觸發器、時序邏輯電路、脈衝波形的産生和整形、數模及模數轉換器、大規模集成數字電路、常用儀器與設備的使用方法、數字電路設計的基礎知識、EWB應用簡介、CPLD／FPGA開發環境QuartusⅡ應用簡介、數字電路單元實驗、數字係統綜閤設計。其中數字電路單元實驗、數字係統綜閤設計以及CPLD／FPGA開發應用等內容可根據教學實際情況選用。《數字電路與邏輯設計》可作為高等職業學校、高等專科學校、成人高校及本科院校的二級職業技術學院和民辦高校計算機專業、通信專業、電子類專業的教材，也可供有關專業技術人員參考使用，或作為自學用書。

目錄

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上篇 理論篇章 邏輯代數基礎 1．1 數製與編碼 1．1．1 數製 1．1．2 數製轉換 1．1．3 編碼 1．2 基本概念、公式和定理 1．2．1 三種基本邏輯關係 1．2．2 基本公式、定理和常用規則 1．3 邏輯函數的化簡 1．3．1 邏輯函數的標準與或式和 1．3．2 邏輯函數的公式化簡法 1．3．3 邏輯函數的圖形化簡法 1．3．4 具有無關項的邏輯函數的化 1．4 邏輯函數的錶示方法及相互轉換 1．4．1 幾種邏輯函數的錶示方法 1．4．2 邏輯函數幾種錶示方法之間 轉換本章小結思考題與習題第2章 集成邏輯門電路第3章 組閤邏輯電路第4章 集成觸發器第5章 時序邏輯電路第6章 脈衝波形的産生和整形第7章 數模及模數轉換器第8章 大規模集成數字電路下篇 實踐篇第9章 常用儀器與設備的使用方法0章 數字電路設計的基礎知識1章 EWB應用簡介2章 CPLD／FPGA開發環境Quartus 11應用簡介3章 數字電路單元實驗4章 數字係統綜閤設計部分思考題與習題參考答案參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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數字電路與邏輯設計（第三版） 前言 在信息技術飛速發展的今天，數字電路與邏輯設計作為計算機科學、電子工程以及自動化等領域的核心基礎，其重要性不言而喻。從微小的集成芯片到龐大的數據中心，再到我們日常生活中無處不在的智能設備，數字電路的設計與實現構成瞭這一切的基石。理解並掌握數字電路的原理與設計方法，不僅是深入學習相關專業知識的必要前提，更是參與到未來科技創新浪潮中的關鍵能力。 本書《數字電路與邏輯設計（第三版）》在深入分析前兩版基礎上，結閤當前數字技術發展的最新趨勢和高等教育的最新教學理念，對內容進行瞭係統性的更新與優化。我們力求在保留經典理論精髓的同時，融入更多前沿的應用實例與設計方法，旨在為廣大讀者，特彆是普通高等教育十一五規劃教材的使用者，提供一本既具深度又不失廣度，既側重理論又兼顧實踐的權威教材。 本書的編寫團隊由多位在數字電路領域具有深厚學術造詣和豐富實踐經驗的專傢組成。在編寫過程中，我們始終堅持以學生為中心，以培養學生的邏輯思維能力、分析解決問題能力和創新實踐能力為目標。我們深知，掌握一門學科的關鍵在於理解其內在邏輯和基本原理，而不僅僅是記憶公式和概念。因此，本書在內容的組織上，力求循序漸進，從最基礎的數字係統概念齣發，逐步深入到復雜的邏輯設計和係統實現，力求讓讀者能夠建立起清晰的知識脈絡。 本書的結構設計充分考慮瞭教學的連貫性和靈活性。我們從最基本的數字信號和邏輯門開始，詳細闡述瞭布爾代數、組閤邏輯和時序邏輯的設計方法。在此基礎上，我們進一步探討瞭存儲器、可編程邏輯器件（PLD）以及微處理器等更復雜的數字係統。為瞭幫助讀者更好地理解抽象的理論概念，書中穿插瞭大量的圖示、錶格和實例分析。此外，本書還提供瞭豐富的習題，涵蓋瞭從概念理解到復雜設計等不同層次的要求，以幫助讀者鞏固所學知識，提高解決實際問題的能力。 在第三版的更新中，我們特彆關注瞭以下幾個方麵： 更新的實例和應用： 結閤當前業界廣泛應用的數字技術，如FPGA（現場可編程門陣列）在現代數字係統設計中的作用，我們增加瞭相關的設計案例和闡述，使其更貼近實際工程應用。 更強的實踐導嚮： 我們在保留理論嚴謹性的同時，更加強調實際設計過程中的考量，如邏輯優化、時序約束、測試和驗證等關鍵環節，並提供瞭相應的指導。 與時俱進的術語和概念： 隨著數字技術的發展，一些新的術語和概念不斷湧現。我們在教材中及時更新並解釋瞭這些內容，確保教材的先進性和前沿性。 清晰的邏輯結構和易讀性： 我們對全書的章節安排和內容組織進行瞭優化，力求邏輯清晰，語言流暢，便於讀者理解和掌握。 本書的讀者對象主要是高等院校的電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的本科生和研究生。同時，對於從事相關技術工作的工程師和技術人員，本書也將是一本極具參考價值的工具書。 我們深知，任何一部教材都不可能完美無缺。在本書的編寫過程中，我們傾注瞭大量的心血，但若有疏漏之處，懇請廣大讀者不吝賜教，以便我們在未來的修訂中不斷完善。 我們衷心希望本書能夠成為您在數字電路與邏輯設計領域學習和探索的得力助手，幫助您打下堅實的基礎，開啓無限的創新可能。 第一章 數字係統和信息 本章將引導讀者進入數字世界的大門，建立對數字係統基本概念的初步認知。我們將從信息在數字係統中的錶示方式入手，深入理解數字信息與模擬信息的本質區彆。 數字係統的基本概念： 模擬信號與數字信號： 探討兩種信號的特性，理解數字信號的離散性和量化特點。 數字係統的構成： 簡要介紹數字係統由哪些基本單元構成，例如邏輯門、觸發器、存儲器等。 數字係統的優勢： 分析數字係統在信息處理、存儲和傳輸方麵的優越性，例如抗乾擾能力強、精度高、易於實現復雜功能等。 數字信息錶示： 數製： 詳細介紹二進製、十進製、八進製、十六進製等常用數製，並深入講解它們之間的相互轉換方法。我們將通過大量實例，幫助讀者熟練掌握不同數製下的運算規則，如加法、減法、乘法和除法。 編碼： 二-十進製（BCD）編碼： 介紹BCD碼的編碼規則，包括有符號數和無符號數的錶示。 帶符號數錶示： 深入講解符號位錶示法、補碼錶示法和反碼錶示法，重點突齣補碼在計算機運算中的重要性及其運算規則。 其他編碼： 簡要介紹ASCII碼、漢字編碼等在實際應用中的編碼方式，讓讀者瞭解信息在不同場景下的錶示。 基本邏輯運算： 布爾代數的基礎： 引入布爾代數這一描述數字邏輯的數學工具，介紹其基本公理、定理和定律，如交換律、結閤律、分配律、德摩根定理等。 邏輯門： 詳細介紹基本邏輯門電路，包括AND門、OR門、NOT門（反相器）的功能、邏輯符號和真值錶。 通用邏輯門： 引入NAND門和NOR門，講解它們的邏輯功能，並說明如何利用它們構建齣AND、OR、NOT等基本邏輯門，認識到NAND和NOR門的通用性。 其他邏輯門： 介紹XOR門（異或門）、XNOR門（同或門）的功能及其在特定應用中的作用，例如奇偶校驗、算術運算等。 本章小結與習題： 總結本章的核心概念，並提供一係列難度適中的習題，幫助讀者鞏固所學知識，為後續章節的學習打下堅實的基礎。 第二章 布爾代數與邏輯門電路 本章將深入探討布爾代數，這是設計和分析數字邏輯電路的核心數學工具。我們將學習如何利用布爾代數來簡化邏輯錶達式，從而實現更高效、更經濟的電路設計。 布爾代數基本定律與定理： 同一律、零律、吸收律： 深入理解這些基本定律在簡化邏輯錶達式中的應用。 重疊律、互補律： 掌握這些定律如何幫助我們消除冗餘項。 德摩根定理： 詳細講解德摩根定理，這是化簡含有否定運算的復雜錶達式的關鍵工具，並演示如何應用它來化簡邏輯錶達式。 分配律： 演示如何利用分配律來展開或閤並邏輯項。 邏輯函數及其錶達式： 最小項和最大項： 介紹最小項和最大項的概念，理解它們如何唯一地錶示一個邏輯函數。 真值錶： 學習如何根據邏輯函數的輸入和輸齣關係繪製真值錶。 標準和型（SOP）與標準積型（POS）： 講解如何從真值錶推導齣標準和型和標準積型錶達式，並分析它們各自的特點。 邏輯函數化簡： 代數化簡法： 通過運用布爾代數定律和定理，直接對邏輯錶達式進行化簡。 卡諾圖（Karnaugh Map, K-map）： 詳細介紹卡諾圖的使用方法，包括繪製、圈選以及如何從卡諾圖中直接讀齣化簡後的邏輯錶達式。我們將針對不同變量數量（2變量、3變量、4變量、5變量）的卡諾圖進行詳細講解，並提供大量實例。 卡諾圖的優點與局限性： 分析卡諾圖在邏輯化簡中的直觀性和局限性，例如對於變量數量較多的情況，其應用會變得復雜。 邏輯門電路的實現： 基本邏輯門的物理實現： 簡要介紹晶體管是如何構成AND、OR、NOT等基本邏輯門的。 組閤邏輯電路的實現： 演示如何根據化簡後的邏輯錶達式，使用基本邏輯門搭建齣復雜的組閤邏輯電路。 門電路的性能指標： 討論門電路的傳播延遲、功耗、扇入/扇齣能力等關鍵性能指標，以及它們對電路設計的影響。 本章小結與習題： 總結布爾代數化簡和邏輯門電路實現的關鍵技術，並提供一係列涉及邏輯錶達式化簡和門電路設計的習題，幫助讀者掌握設計和分析數字邏輯電路的基本技能。 第三章 組閤邏輯電路 本章將聚焦於組閤邏輯電路的設計與分析。組閤邏輯電路由邏輯門組成，其輸齣僅取決於當前輸入信號，不具有記憶功能。我們將學習如何設計各種重要的組閤邏輯模塊，這些模塊是構成更復雜數字係統的基礎。 組閤邏輯電路的分析： 真值錶分析法： 從電路圖齣發，列齣所有輸入組閤對應的輸齣，從而確定電路的功能。 邏輯錶達式分析法： 從電路圖推導齣邏輯錶達式，並進行化簡，從而分析電路的功能。 組閤邏輯電路的設計： 設計步驟： 明確組閤邏輯電路設計的通用步驟，包括需求分析、真值錶/功能錶建立、邏輯錶達式推導、邏輯錶達式化簡、電路圖繪製以及電路驗證。 常用組閤邏輯模塊： 編碼器（Encoder）： 介紹優先級編碼器和標準編碼器的原理與應用，例如將鍵盤輸入轉換為二進製代碼。 譯碼器（Decoder）： 詳細講解N位譯碼器的功能，例如將二進製輸入譯成唯一的輸齣信號，廣泛應用於存儲器地址選擇、顯示驅動等。 數據選擇器（Multiplexer, MUX）： 講解數據選擇器的功能，它能根據選擇信號從多個輸入中選擇一個送往輸齣，是實現邏輯函數和數據路由的關鍵。 數據分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 講解數據分配器的功能，它能將一個輸入信號路由到多個輸齣中的一個，是數據分發的常用器件。 加法器（Adder）： 半加器（Half Adder）： 實現一位二進製數的加法。 全加器（Full Adder）： 實現包含進位的二進製加法，是構成多位加法器的基本單元。 串行加法器與並行加法器： 介紹兩種不同速度和復雜度的加法器實現方式。 減法器（Subtractor）： 講解如何利用加法器和邏輯門實現減法運算。 比較器（Comparator）： 設計能夠比較兩個二進製數大小的電路。 奇偶校驗發生器/校驗器（Parity Generator/Checker）： 介紹如何利用XOR門實現數據傳輸中的奇偶校驗功能，以檢測錯誤。 硬件描述語言（HDL）在組閤邏輯設計中的應用： HDL簡介： 簡要介紹Verilog或VHDL等硬件描述語言，以及它們在數字邏輯設計中的重要性。 用HDL描述組閤邏輯： 演示如何使用HDL語言來描述上述的編碼器、譯碼器、多路選擇器等組閤邏輯電路，展示HDL的簡潔和高效。 本章小結與習題： 總結組閤邏輯電路的設計方法和各類常用模塊的功能，並提供一係列需要設計組閤邏輯電路的習題，讓讀者能夠運用所學知識解決實際問題。 第四章 時序邏輯電路 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的輸入，還取決於電路過去的狀態。這使得時序邏輯電路能夠存儲信息，是構建存儲器、計數器、狀態機等復雜數字係統的基礎。 觸發器（Flip-Flop）： 基本概念： 介紹觸發器作為存儲一位二進製信息的基本單元，以及其狀態和觸發沿的概念。 SR觸發器： 講解基本的SR觸發器（置位-復位觸發器）的工作原理，包括異步和同步SR觸發器。 JK觸發器： 介紹JK觸發器，它能夠剋服SR觸發器的約束條件，具有更靈活的控製。 D觸發器（數據觸發器）： 講解D觸發器的功能，它能夠存儲輸入數據，是構成寄存器的基本單元。 T觸發器（翻轉觸發器）： 介紹T觸發器的功能，它能夠根據控製信號翻轉存儲的狀態，常用於計數器。 觸發器的時序特性： 深入分析觸發器的建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）、時鍾脈衝寬度（Clock Pulse Width）等關鍵參數，理解它們對電路穩定運行的影響。 寄存器（Register）： 並行輸入/並行輸齣（PISO）寄存器： 講解如何用D觸發器構成並行輸入並行輸齣的寄存器，用於暫存數據。 移位寄存器（Shift Register）： 詳細介紹各種移位寄存器，包括SISO（串行輸入/串行輸齣）、SIPO（串行輸入/並行輸齣）、PISO（並行輸入/串行輸齣）以及PIPO（並行輸入/並行輸齣）。重點分析移位寄存器的應用，如串/並轉換、數據延遲等。 計數器（Counter）： 異步計數器（Ripple Counter）： 介紹異步計數器的基本結構和工作原理，分析其潛在的時鍾偏移問題。 同步計數器（Synchronous Counter）： 講解同步計數器的設計，包括如何使用JK觸發器或D觸發器構建任意模（Mod-n）計數器，以及其優點。 移位寄存器型計數器： 介紹Johnson計數器和環形計數器等特殊類型的計數器。 可預置計數器和可清零計數器： 講解如何設計具有預置值和清零功能的計數器。 狀態機（State Machine）： 有限狀態機（FSM）模型： 介紹Mealy型和Moore型狀態機的概念，理解狀態、輸入、輸齣以及狀態轉移之間的關係。 狀態圖與狀態錶： 學習如何繪製狀態圖來錶示狀態機的行為，並將其轉化為狀態錶。 狀態機的設計： 詳細講解狀態機的設計步驟，包括狀態分配、次態邏輯和輸齣邏輯的設計。 狀態機的硬件實現： 演示如何利用觸發器和組閤邏輯電路實現狀態機。 狀態機的應用： 舉例說明狀態機在序列檢測、控製器設計等方麵的應用。 本章小結與習題： 總結時序邏輯電路的存儲特性和各種基本模塊（觸發器、寄存器、計數器、狀態機）的設計方法，並提供涉及這些模塊設計的習題，培養讀者分析和設計動態數字係統的能力。 第五章 半導體存儲器 存儲器是數字係統不可或缺的一部分，用於存放程序和數據。本章將深入探討各種半導體存儲器的結構、工作原理及其在現代計算機係統中的作用。 存儲器的基本概念： 存儲單元、存儲字、存儲容量： 定義存儲器中的基本組成單位和容量度量。 地址綫與數據綫： 講解地址綫如何選擇存儲單元，數據綫如何進行數據的讀寫。 讀操作與寫操作： 描述存儲器進行讀寫操作的基本流程。 存儲器的分類： 按照讀寫功能、信息保持能力等對存儲器進行分類。 隨機存取存儲器（RAM）： 靜態隨機存取存儲器（SRAM）： 介紹SRAM的原理，其特點是速度快、結構復雜、功耗相對較高，常用於緩存（Cache）。詳細講解SRAM的存儲單元結構（例如6T單元）和讀寫電路。 動態隨機存取存儲器（DRAM）： 介紹DRAM的原理，其存儲單元結構簡單（通常為1T1C），存儲密度高，但需要刷新纔能保持數據，速度相對較慢，成本較低，是計算機主存儲器的主要形式。詳細分析DRAM的刷新機製及其對性能的影響。 RAM的組織結構： 講解如何通過擴展地址綫和數據綫來構建更大容量的RAM，例如2D/3D存儲體結構。 隻讀存儲器（ROM）： ROM的特點： 介紹ROM的信息是固定存儲且在斷電後不會丟失的非易失性存儲器。 掩膜ROM（MROM）： 講解其生産過程中一次性寫入數據，成本低但靈活性差。 可編程ROM（PROM）： 介紹PROM允許用戶一次性編程。 可擦除可編程ROM（EPROM）： 講解EPROM可以通過紫外綫照射來擦除數據，重復編程。 電可擦除可編程ROM（EEPROM）： 介紹EEPROM可以通過電信號進行擦除和編程，靈活性高，是現代嵌入式係統中常用的存儲器。 閃存（Flash Memory）： 講解閃存是EEPROM的一種，具有高密度、高速度、低功耗等特點，廣泛應用於固態硬盤（SSD）、U盤、存儲卡等。 其他存儲器： 內容尋址存儲器（CAM）： 簡要介紹CAM，它可以根據輸入數據的內容進行查找，而非地址。 非易失性RAM（NVRAM）： 介紹其結閤瞭RAM的速度和ROM的非易失性特點。 存儲器的集成與接口： 存儲器芯片的參數： 討論訪問時間、刷新周期、功耗等關鍵參數。 存儲器係統的設計： 講解如何選擇閤適的存儲器芯片，以及如何將其集成到更大的係統中。 本章小結與習題： 總結各類半導體存儲器的原理、特點和應用，並提供與存儲器設計和選型相關的習題，加深讀者對存儲器在數字係統中的作用的理解。 第六章 可編程邏輯器件（PLD） 可編程邏輯器件（PLD）為數字邏輯設計提供瞭極大的靈活性和便捷性。本章將介紹不同類型的PLD，以及如何利用它們來實現復雜的數字電路，從而加速原型設計和産品開發。 PLD的概述： PLD的優勢： 強調PLD相對於通用邏輯芯片在設計靈活性、集成度、開發速度方麵的優勢。 PLD的組成： 介紹PLD通常包含可編程的邏輯陣列和觸發器等。 可編程邏輯陣列（PLA）： PLA的結構： 講解PLA的結構，它包含一個可編程的AND陣列和一個可編程的OR陣列，可以實現任意的邏輯函數。 PLA的應用： 演示如何用PLA實現復雜的組閤邏輯功能。 可編程陣列邏輯（PAL）： PAL的結構： 介紹PAL與PLA的區彆，PAL的AND陣列是可編程的，而OR陣列是固定的。 PAL的優缺點： 分析PAL在實現組閤邏輯時的性能和成本效益。 通用陣列邏輯（GAL）： GAL的特點： 講解GAL是PAL的增強型，具有可重復編程、邏輯宏單元（LMU）等特性。 GAL的宏單元（LMU）： 介紹LMU的結構，包括可配置的邏輯和觸發器，使其能夠實現組閤邏輯或時序邏輯。 現場可編程門陣列（FPGA）： FPGA的結構： 詳細介紹FPGA的核心組成，包括可配置邏輯塊（CLB）、可編程輸入/輸齣塊（IOB）和可編程互連綫。 CLB的組成： 講解CLB通常包含查找錶（LUT）、觸發器和多路選擇器等。 FPGA的工作原理： 闡述FPGA如何通過配置查找錶和互連綫來生成任意的數字邏輯電路。 FPGA的設計流程： 介紹使用FPGA進行設計的典型流程，包括HDL代碼編寫、綜閤、布局布綫和下載配置。 FPGA的應用領域： 列舉FPGA在通信、醫療、工業控製、人工智能等領域的廣泛應用。 復雜可編程邏輯器件（CPLD）： CPLD的特點： 介紹CPLD與FPGA的對比，CPLD通常集成度較低，但響應速度更快，價格相對便宜。 CPLD的結構： 講解CPLD通常由多個邏輯陣列和宏單元組成，並有固定的互連結構。 PLD設計工具與仿真： EDA工具鏈： 簡要介紹支持PLD設計的EDA（Electronic Design Automation）工具，例如Xilinx ISE/Vivado, Intel Quartus等。 仿真在PLD設計中的作用： 強調仿真在驗證PLD邏輯功能和時序正確性方麵的重要性。 本章小結與習題： 總結不同類型PLD的特點、結構和應用，並提供利用PLD設計邏輯電路的習題，讓讀者初步接觸現代數字邏輯設計的工具和方法。 第七章 微處理器基礎 本章將介紹微處理器的基本概念、體係結構和工作原理。理解微處理器的工作機製是深入學習計算機係統設計和嵌入式係統開發的關鍵。 微處理器的定義與發展： CPU（中央處理器）的功能： 介紹CPU是計算機的核心，負責執行指令和處理數據。 微處理器與通用CPU的區彆： 闡述微處理器是將CPU的功能集成到單個芯片中。 微處理器發展曆程： 簡要迴顧微處理器的發展，從早期的4位、8位處理器到現在的32位、64位高性能處理器。 微處理器體係結構： 指令集體係結構（ISA）： 介紹指令集是CPU能夠識彆和執行的命令的集閤，包括RISC（精簡指令集計算機）和CISC（復雜指令集計算機）兩種主要架構。 指令周期： 講解CPU執行一條指令所需的基本時間段，包括取指令、譯碼、執行、訪存和寫迴等階段。 流水綫技術： 介紹流水綫技術如何通過重疊執行指令的不同階段來提高CPU的效率。 微處理器的主要組成部分： 算術邏輯單元（ALU）： 負責執行算術運算（加、減、乘、除）和邏輯運算（AND, OR, XOR, NOT）。 控製器（Control Unit）： 負責從存儲器中取齣指令，進行譯碼，並産生控製信號來協調CPU內部各部件的工作。 寄存器組（Register File）： 存儲器CPU當前工作所需的數據和指令地址，如程序計數器（PC）、指令寄存器（IR）、纍加器等。 總綫接口單元（Bus Interface Unit）： 負責CPU與外部存儲器和I/O設備之間的數據交換。 指令的執行過程： 取指令（Fetch）： PC指嚮下一條指令的地址，CPU從存儲器中讀取指令。 指令譯碼（Decode）： CPU識彆指令的操作碼和操作數。 執行指令（Execute）： ALU根據指令進行相應的計算或邏輯操作。 訪存（Memory Access）： 如果指令需要訪問存儲器，則進行讀寫操作。 寫迴（Write-back）： 將運算結果寫迴到寄存器或存儲器中。 微處理器與外部設備的交互： 內存映射I/O與端口映射I/O： 介紹兩種CPU與I/O設備通信的方式。 中斷機製： 講解中斷是如何允許外部設備請求CPU服務的。 簡化的微處理器設計示例（可選）： 可以簡要介紹一個非常簡單的CPU模型（例如基於DRAM和ALU），來幫助讀者理解其基本工作原理。 本章小結與習題： 總結微處理器的基本概念、結構和工作流程，並提供與指令集、指令周期、CPU結構相關的習題，為讀者理解計算機係統的底層運行機製打下基礎。 第八章 數字係統的設計流程與實例 本章將整閤前幾章所學的知識，係統地介紹數字係統的完整設計流程，並通過具體的實例來展示如何將理論應用於實踐。 數字係統設計的層次化： 係統級設計： 從整體功能需求齣發，劃分模塊，設計係統架構。 RTL（Register Transfer Level）設計： 使用硬件描述語言（HDL）描述寄存器之間的數據傳輸和邏輯操作。 門級網錶： 將RTL設計轉換為由基本邏輯門組成的網錶。 物理實現： 將門級網錶映射到具體的硬件實現，如FPGA或ASIC。 數字係統設計的完整流程： 需求分析與規格定義： 明確設計目標、功能要求、性能指標和約束條件。 係統架構設計： 劃分功能模塊，確定模塊之間的接口和通信方式。 RTL編碼： 使用Verilog或VHDL語言編寫各個模塊的邏輯功能。 仿真驗證： 功能仿真： 驗證RTL代碼的功能是否符閤設計要求。 時序仿真： 驗證電路在實際時鍾頻率下的時序是否滿足要求。 邏輯綜閤： 將HDL代碼轉換為門級網錶。 布局布綫（Place and Route）： 對於FPGA或ASIC設計，將邏輯門映射到實際的物理資源上，並連接它們。 時序約束與優化： 定義時鍾頻率，並根據時序分析結果對設計進行優化。 形式驗證（Formal Verification）： 數學上證明設計的正確性。 物理驗證（Physical Verification）： 檢查物理實現是否符閤設計規則。 硬件調試與測試： 在實際硬件上運行設計，並進行測試。 設計實例： 實例一：簡單的CPU控製器設計： 需求分析： 設計一個簡單的CPU控製器，能夠執行ADD, SUB, LOAD, STORE等基本指令。 RTL設計： 編寫HDL代碼，實現指令譯碼邏輯、狀態機和控製信號生成。 仿真與驗證： 編寫測試平颱，對設計的控製器進行仿真驗證。 實例二：數據通路設計： 需求分析： 設計一個能夠進行數據加法和移位操作的數據通路。 RTL設計： 利用ALU、寄存器和多路選擇器等模塊，構建數據通路。 與控製器集成： 演示如何將設計好的數據通路與控製器相結閤，形成一個完整的處理器。 實例三：簡單的通信協議實現（可選）： 需求分析： 實現一個簡單的串行通信接口，例如UART（通用異步收發器）的一部分功能。 RTL設計： 編寫發送和接收模塊的邏輯。 仿真與測試： 驗證數據傳輸的正確性。 硬件調試工具與技術： 邏輯分析儀： 介紹如何使用邏輯分析儀捕捉和分析數字信號。 示波器： 演示如何使用示波器觀察信號的時序特性。 FPGA開發闆： 簡要介紹FPGA開發闆的使用，以及如何將設計下載到FPGA中進行實際運行。 本章小結與習題： 總結數字係統設計的完整流程，強調瞭各個環節的重要性，並通過具體實例讓讀者對設計過程有瞭更直觀的認識。本章的習題將側重於引導讀者思考如何從需求齣發，一步步完成一個小型數字係統的設計。 附錄 常用邏輯符號匯總 布爾代數定律與定理匯總 常見編碼錶 參考書目 通過以上章節的係統學習，讀者將能夠全麵掌握數字電路與邏輯設計的核心理論和實踐方法，為進一步深入學習計算機體係結構、嵌入式係統、集成電路設計等相關領域打下堅實的基礎。本書力求在內容的深度、廣度和實踐性之間取得平衡，希望能夠激發讀者對數字世界探索的熱情，培養解決復雜工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對計算機硬件底層原理充滿好奇的學生，一直渴望深入瞭解數字電路是如何構成我們今天所熟知的數字世界的。這本書的書名“數字電路與邏輯設計”正是我所需要的。我希望它能像一位循循善誘的老師，從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）開始，一步一步地引導我理解它們是如何組閤成更復雜的電路，例如加法器、譯碼器、多路選擇器等。我特彆期待書中能夠用圖文並茂的方式，清晰地解釋每一個電路的功能和工作原理。時序邏輯電路的部分，比如觸發器（D觸發器、JK觸發器等）和移位寄存器，也是我非常感興趣的內容，因為它們是構建記憶和處理序列數據的基礎。我希望書中能夠通過生動的例子，讓我理解這些電路在實際應用中的作用。此外，我希望這本書能包含一些關於數字係統結構化的講解，比如如何分解一個復雜係統為更小的、可管理的模塊，以及模塊之間如何進行接口設計。如果書中還能提供一些關於如何進行電路測試和調試的入門知識，那對我來說將是錦上添花。總的來說，我希望這本書能讓我對數字電路有一個全麵而深刻的理解，為我未來在計算機科學和工程領域的學習打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

從一個曾經在電子設計行業摸爬滾打過的角度來看，一本好的數字電路與邏輯設計教材，不僅僅是知識的堆砌，更重要的是培養一種設計思維。這本書作為“十一五規劃教材”，想必在內容編排上一定下瞭不少功夫。我更看重的是它能否提供一套完整的設計流程，從需求分析到邏輯實現，再到驗證測試。例如，書中是否會詳細介紹如何將實際問題轉化為邏輯框圖，如何使用硬件描述語言（HDL）進行建模，以及如何進行功能仿真和時序仿真。對於一個項目來說，這些環節都是至關重要的。我特彆希望這本書能夠提供一些關於異步電路設計中潛在風險的討論，以及如何規避這些風險的方法。很多時候，看似簡單的邏輯，在復雜的電路中可能會引發意想不到的競態條件等問題。如果書中能在這方麵有一些深入的探討和實例，那將非常有價值。同時，我也期待書中能對一些常見的設計模式（design patterns）有所介紹，這有助於提高設計效率和代碼的可讀性。對於已經有一些經驗的工程師來說，一本能夠啓發思考、提供解決實際工程難題思路的書，遠比一本隻是羅列概念的教材更有意義。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，還沒來得及細看，但從封麵和齣版信息來看，感覺是一本內容紮實的教材。我平時對數字電路和邏輯設計這個領域比較感興趣，一直想找一本既能打基礎又能跟上技術發展的書。這本書既然是“十一五規劃教材”，說明它經過瞭比較嚴格的審定，內容應該比較係統和權威。我期待它能在邏輯代數、組閤邏輯電路、時序邏輯電路等方麵有深入的講解，最好能包含一些最新的設計方法和工具介紹。我對書中是否會講解EDA（電子設計自動化）工具的使用，比如Verilog或VHDL語言，以及如何利用這些工具進行電路仿真和實現，特彆感興趣。畢竟，在當今的電子工程領域，EDA工具是不可或缺的。希望這本書能提供清晰易懂的入門指南，幫助我這個初學者快速掌握基本概念，為後續更深入的學習打下堅實的基礎。同時，我也希望書中能包含一些實際的案例分析，或者一些具有挑戰性的習題，這樣我纔能在練習中加深理解，提升解決問題的能力。總的來說，這本書給我一種“厚重感”，相信它能成為我學習道路上的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在數字集成電路領域摸爬滾打瞭幾年的人，我總是在尋找能提供新視角或者深入探討某個細節的書籍。這本書的名字“數字電路與邏輯設計”聽起來很基礎，但“第3版”和“十一五規劃教材”的標簽讓我覺得它可能不僅僅是停留在錶麵。我希望它能在經典理論的基礎上，加入一些近些年發展起來的新技術，比如FPGA（現場可編程門陣列）的設計流程，或者一些關於低功耗設計、高性能計算相關的數字邏輯技巧。對於許多經驗豐富的工程師來說，能夠快速掌握新的設計範式至關重要。我比較關注書中對時序分析、時鍾同步、跨時鍾域問題等復雜工程問題的處理方法。很多時候，理論知識掌握瞭，但在實際項目中卻會遇到各種意想不到的睏難。如果這本書能夠提供一些解決這些實際問題的思路和經驗，那將非常有價值。我還會留意書中是否對不同工藝、不同應用場景下的設計考量有所提及。比如，針對移動設備和服務器，在設計邏輯電路時會有不同的側重點。總之，我希望能在這本書裏找到一些“乾貨”，能夠幫助我提升自己的工程實踐能力，而不是僅僅停留在理論層麵。

評分☆☆☆☆☆

我對學習一些比較“硬核”的學科總是充滿熱情，而數字電路與邏輯設計無疑就是其中之一。這本書的書名雖然樸實，但我感覺它背後承載著嚴謹的學術體係。我特彆期待書中能夠詳細講解布爾代數、卡諾圖、奎因-麥剋拉斯基算法等最基礎但又至關重要的邏輯化簡方法，並且能夠循序漸進地引導讀者理解更復雜的邏輯門電路、觸發器、寄存器、計數器等基本構建模塊。對於初學者來說，清晰的邏輯推導和豐富的圖示尤為重要，我希望這本書能夠在這方麵做得很好。另外，我對書中關於狀態機（有限狀態機）的設計與實現部分非常關注，這是設計復雜數字係統不可或缺的工具。理想情況下，這本書會講解同步狀態機和異步狀態機的區彆，以及如何根據具體需求選擇閤適的設計方法。此外，如果書中能包含一些基礎數字係統的設計案例，例如簡單的數據通路、控製器等，並詳細闡述設計過程中的每一個步驟，那將極大地幫助我鞏固所學知識。總而言之，我希望這本書能成為一個係統性的學習指南，讓我能夠紮實地掌握數字邏輯設計的理論基礎，為以後接觸更高級的數字係統設計打下堅實的基礎。