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：29462825273

包装：平装

出版时间：2007-02-01

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：2007-02-01

ISBN：9787801839183

字数：478000

页码：294

版次：1

装帧：平装

开本：

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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《数字逻辑与微处理器原理》 概述 本书旨在为读者提供一个扎实的数字逻辑基础，并将其与微处理器的工作原理相结合。通过深入浅出的讲解和丰富的实例，帮助读者理解数字电路的设计、分析和实现，以及微处理器内部结构、指令集和基本工作流程。全书内容涵盖了数字逻辑的基本概念，如逻辑门、组合逻辑和时序逻辑，进而过渡到更复杂的数字系统，最终聚焦于现代微处理器的核心技术。本书特别强调理论与实践的结合，旨在培养读者解决实际数字系统设计问题的能力。 第一部分：数字逻辑基础 第一章：数字系统概述 本章将介绍数字系统的基本概念和重要性。我们将探讨模拟系统与数字系统的区别，以及数字系统在现代科技中的广泛应用，例如计算机、通信设备、消费电子产品等。读者将了解数字系统之所以如此强大的原因，包括其易于实现精确控制、存储和处理信息的能力。本章还将简要介绍数字系统设计的层次化方法，从基本的逻辑门电路到复杂的集成电路设计流程。 第二章：数字系统中的数制与编码 数字系统的基础是二进制数制。本章将详细讲解不同数制之间的转换，包括二进制、十进制、八进制和十六进制。我们将深入探讨有符号数和无符号数的表示方法，以及它们在计算机运算中的应用。此外，本章还将介绍各种常用的数字编码方案，如BCD码、余3码、格雷码以及ASCII码等，并分析它们的特点和适用场景。理解这些基本概念是后续学习数字电路设计和计算机体系结构的关键。 第三章：布尔代数与逻辑门 布尔代数是数字逻辑设计的数学基础。本章将详细介绍布尔代数的基本公理、定理和运算规则，包括与、或、非、异或等基本逻辑运算。在此基础上，我们将介绍构成数字系统的基本单元——逻辑门，包括AND门、OR门、NOT门、NAND门、NOR门、XOR门和XNOR门。读者将学习如何使用逻辑门来实现任意布尔函数，并理解它们在电路实现中的基本原理。 第四章：逻辑函数的简化与优化 在设计数字电路时，简化逻辑函数以减少门电路的数量和提高电路的性能至关重要。本章将介绍多种逻辑函数简化方法，包括代数法（利用布尔代数定律）和卡诺图（Karnaugh Map）。卡诺图是一种直观且高效的逻辑简化工具，我们将详细讲解其绘制和使用方法，涵盖最小项、最大项以及实现相邻分组以获得最简乘积之和（SOP）或和之积（POS）形式。此外，本章还将简要介绍奎恩-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法，作为卡诺图在高复杂度逻辑函数时的替代方案。 第五章：组合逻辑电路 组合逻辑电路由逻辑门构成，其输出仅取决于当前的输入信号，不包含记忆功能。本章将详细讲解几种重要的组合逻辑电路的设计与应用，包括： 译码器（Decoder）：根据输入地址选择和激活唯一的输出线。 编码器（Encoder）：将多个输入信号转换为二进制代码。 多路选择器（Multiplexer, MUX）：根据选择信号从多个输入中选择一个作为输出。 分路器（Demultiplexer, DEMUX）：将一个输入信号路由到多个输出中的一个。 加法器（Adder）：实现二进制数的加法运算，包括半加器、全加器和带进位的并行加法器。 减法器（Subtractor）：实现二进制数的减法运算，通常利用加法器和二进制补码实现。 比较器（Comparator）：比较两个二进制数的大小。 我们将通过实例说明这些电路的功能和设计方法。 第六章：时序逻辑电路 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路具有记忆功能，其输出不仅取决于当前输入，还取决于之前的输入历史，即电路的状态。本章将深入介绍时序逻辑电路的基本构成单元——触发器（Flip-Flop）和锁存器（Latch）。 锁存器：包括SR锁存器、D锁存器等，它们在时钟信号的控制下进行状态的翻转。 触发器：包括SR触发器、JK触发器、T触发器和D触发器，它们是构建更复杂时序逻辑电路的基础。我们将详细分析不同触发器的特性、工作原理以及它们之间的转换。 第七章：时序逻辑电路设计 本章将带领读者学习如何设计各种时序逻辑电路，包括： 寄存器（Register）：用于存储一组二进制数，可以是并行输入并行输出（PIPO）、串行输入并行输出（SIPO）、并行输入串行输出（PISO）或串行输入串行输出（SISO）等类型。 计数器（Counter）：用于对时钟脉冲进行计数，可以是同步计数器或异步计数器，还包括行波进位计数器和串行进位计数器。我们将介绍异步计数器（Ripple Counter）和同步计数器（Synchronous Counter）的设计，以及各种模数计数器的实现。 状态机（Finite State Machine, FSM）：描述一个系统在不同状态之间转换的过程。我们将介绍摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的设计，包括状态图、状态表和状态方程的绘制与推导。 第八章：存储器 本章将介绍数字系统中常用的存储器器件。我们将从最基本的半导体存储器类型开始，包括： 随机存取存储器（RAM）：包括静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM），介绍它们的结构、工作原理和读写操作。 只读存储器（ROM）：包括掩膜ROM（MROM）、可编程ROM（PROM）、可擦除可编程ROM（EPROM）和电可擦可编程ROM（EEPROM）。我们将重点介绍ROM在存储固定程序和数据中的作用。 闪存（Flash Memory）：介绍其非易失性存储特性以及在现代电子设备中的广泛应用。 第九章：数字系统设计方法学 本章将介绍现代数字系统设计的基本方法和流程。我们将探讨自顶向下（Top-Down）和自底向上（Bottom-Up）的设计策略。此外，还将介绍可编程逻辑器件（PLD）的概念，包括可编程只读存储器（PROM）、可编程阵列逻辑（PAL）、通用阵列逻辑（GAL）以及现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）等。我们将简要介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，作为设计和验证数字电路的强大工具。 第二部分：微处理器原理 第十章：微处理器概述与基本结构 本部分将从数字逻辑的基础过渡到微处理器的核心概念。本章将介绍微处理器的定义、历史发展以及其在计算机系统中的核心地位。我们将深入剖析微处理器的基本组成部分，包括： 算术逻辑单元（ALU）：负责执行算术和逻辑运算。 控制器（Control Unit）：负责解释指令并协调整个处理器的操作。 寄存器组（Register File）：用于存储数据和指令的临时副本。 总线接口单元（Bus Interface Unit, BIU）：负责与内存和I/O设备进行数据交换。 我们将介绍微处理器的工作模型，以及指令周期（Fetch, Decode, Execute）的基本流程。 第十一章：指令集体系结构（ISA） 指令集是微处理器能够理解和执行的命令的集合。本章将详细介绍指令集体系结构（ISA）的概念，包括： 指令格式：介绍不同类型的指令格式，如定长指令和变长指令，以及指令中包含的操作码（Opcode）、地址码（Address Code）和操作数（Operand）等字段。 寻址模式：讲解各种寻址方式，如立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址、变址寻址、基址寻址和相对寻址等，以及它们在访问内存和数据时的不同特点。 指令类型：分类介绍各种指令，如数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、跳转指令、分支指令、子程序调用指令和输入/输出指令等。 我们将通过一个典型的精简指令集（RISC）或复杂指令集（CISC）体系结构的例子来具体说明。 第十二章：微处理器指令执行 本章将深入探讨微处理器如何执行指令。我们将详细分解指令周期中的各个阶段： 取指令（Fetch）：CPU如何从内存中获取下一条指令。 指令译码（Decode）：CPU如何解析指令的操作码，确定要执行的操作以及操作数的位置。 执行指令（Execute）：ALU如何根据指令完成相应的算术或逻辑运算，或者控制器如何发出控制信号。 访存（Memory Access）：如果指令需要访问内存，CPU如何进行读写操作。 写回（Write-back）：将运算结果或从内存读取的数据写回到寄存器或内存中。 我们将介绍流水线（Pipelining）技术，这是一种通过重叠指令执行过程来提高CPU效率的关键技术，并讨论其可能带来的挑战，如结构冒险、数据冒险和控制冒险。 第十三章：存储器管理与I/O接口 本章将关注微处理器如何与外部世界进行交互。 存储器管理：介绍内存的组织方式，如分段和分页，以及虚拟内存的概念，它允许程序使用比物理内存更大的地址空间。 I/O接口：讲解CPU如何通过I/O端口与外部设备进行通信。我们将介绍程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）等不同的I/O技术，并分析它们的优缺点。 第十四章：中断与异常处理 中断和异常是微处理器处理突发事件和错误的重要机制。本章将详细讲解： 中断（Interrupt）：外部设备或内部事件（如定时器溢出）触发CPU暂停当前任务，转而处理中断服务程序（ISR）。我们将介绍中断的发生过程、中断向量表以及中断优先级。 异常（Exception）：由CPU执行过程中发生的错误引起，如除零错误、非法指令等。我们将解释异常的种类以及CPU如何响应和处理异常。 第十五章：现代微处理器发展趋势 本章将展望微处理器技术未来的发展方向。我们将介绍多核处理器、并行计算、低功耗设计、以及人工智能和机器学习在处理器设计中的应用。此外，还将简要提及RISC-V等开源指令集架构的兴起及其对行业的影响。 总结 本书通过系统性的讲解，从数字逻辑最基本的构建块开始，逐步深入到现代微处理器的复杂原理。读者在完成本书的学习后，将能够： 掌握数字逻辑电路的设计、分析和简化技术。 理解组合逻辑和时序逻辑电路的工作原理及其在数字系统中的应用。 熟悉微处理器的内部结构、指令集以及指令的执行流程。 了解微处理器如何与内存和I/O设备进行交互。 初步认识现代微处理器技术的发展趋势。 本书适合于电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生，以及对数字系统设计和微处理器技术感兴趣的工程师和技术人员。通过理论学习和案例分析，读者将能够为进一步深入研究数字集成电路设计、嵌入式系统开发和计算机体系结构打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

对于数字系统设计领域，我一直抱有浓厚的兴趣，并且希望能不断提升自己的专业技能。这本书的标题给我一种全面性的感觉，似乎能够覆盖从基础到进阶的整个过程。我尤其关注那些关于设计验证和调试的章节。在实际的设计过程中，验证工作占据了相当大的比重，一套有效的验证流程和方法对于保证设计的正确性至关重要。我希望这本书能介绍一些主流的验证技术，比如基于约束的随机验证，以及仿真和形式验证的应用。此外，对于如何进行有效的硬件调试，找到并修复设计中的错误，我希望能获得一些实用的技巧和建议。这本书的书摘中提到了一些关于系统级优化的内容，这让我很感兴趣，因为在实际应用中，性能和功耗往往是需要重点考虑的因素。我希望能从中学习到一些系统性地提升设计效率和性能的方法。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字系统设计》由邹彦编著，书号为9787801839183。 拿到这本书的时候，我正处于一个技术探索的迷茫期。大学时虽然接触过一些数字电路的基础知识，但总觉得理论与实践之间隔着一层模糊的纱。这本书的封面和书名倒是给我一种务实的感觉，仿佛能为我拨开迷雾，指引方向。我翻开目录，看到里面涵盖了从基本的逻辑门电路原理，到组合逻辑、时序逻辑的设计，再到复杂的系统级设计方法，诸如FPGA的应用等等，这让我对它寄予了厚望。我尤其关注那些关于实际工程应用和案例分析的部分，希望能从中学习到前辈们的经验，了解在实际项目开发中会遇到哪些问题，以及如何运用理论知识去解决它们。现在电子技术发展日新月异，如何跟上潮流，掌握最新的设计理念和工具，是每一个从业者面临的挑战。我希望能从这本书中学到一些扎实的基本功，同时也能对当前主流的数字设计流程和技术有一个更清晰的认识。这本书的结构和内容安排，是否能够帮助我建立起一个从宏观到微观的完整认知体系，这一点是我非常期待的。

评分☆☆☆☆☆

我正在为一项新的项目寻找技术资料，其中涉及到对复杂数字逻辑的处理。这本书的章节设置，特别是那些关于高级数字系统设计的部分，引起了我的兴趣。我希望它能够提供一些关于如何将大型设计分解成更小的模块，以及如何进行模块化设计和验证的策略。在实际工作中，往往需要处理的代码量非常大，逻辑也十分复杂，这时候良好的设计架构和清晰的模块划分就显得尤为重要。我希望书中能够给出一些实际的工程案例，展示如何运用书中介绍的理论知识来解决实际问题。例如，在处理高速数字信号时，信号完整性问题是一个很大的挑战，我希望这本书能够有所涉及，或者提供一些相关的参考。同时，对于一些通用的设计模式和算法，例如流水线、并行处理等，我希望能从中学习到如何更有效地实现它们。这本书的厚度和篇幅，似乎也暗示着它对相关主题会有比较深入的探讨。

评分☆☆☆☆☆

我对嵌入式系统开发中的数字逻辑部分非常感兴趣，而这本书的书名恰好点出了这个关键点。在嵌入式系统中，资源的限制往往要求我们设计出高效且低功耗的数字电路。我希望这本书能够提供一些关于如何权衡性能、功耗和面积的设计方法。例如，在选择不同的逻辑门类型或者设计不同的状态机实现时，其对功耗和性能的影响是不同的，我希望能从中获得一些指导。此外，对于一些常用的嵌入式数字接口，比如SPI、I2C等，我希望书中能够有相关的设计讲解，或者至少能提供理解这些接口逻辑的思路。这本书的出版背景，让我联想到它是否与国内一些高校的教学体系紧密相关，以及它所介绍的知识和技术是否是当前行业内比较通用和认可的。我非常期待能通过这本书，进一步巩固我在嵌入式数字设计方面的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和纸张质量给我留下了不错的初步印象，阅读起来体验感还是比较舒适的。作为一个初学者，我在学习数字系统设计时，最大的困难在于如何将抽象的逻辑概念与具体的硬件实现联系起来。很多时候，即便我理解了某个逻辑门的功能，也难以想象它在实际电路中是如何工作的。我希望这本书能在这一点上有所突破，能够用通俗易懂的语言，辅以清晰的图示，来讲解这些核心概念。比如，在讲到时序逻辑时，我特别期待作者能够深入剖析触发器的工作原理，以及如何利用它们来构建状态机。此外，关于时序约束和时序分析的内容，对我来说也是一个难点。我希望能在这本书里找到关于如何进行有效的时序规划和优化，以确保设计能够稳定可靠地运行的指导。这本书的出版年份，也让我思考它是否涵盖了近些年数字设计领域的一些重要发展，比如软硬件协同设计，或者对特定EDA工具的介绍，这些都是我关注的重点。