數字邏輯電路設計(第二版) 9787302217930 清華大學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鮑可進，趙念強，趙不賄著 著

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302217930

商品編碼：29726865053

包裝：平裝

齣版時間：2004-02-01

基本信息

書名：數字邏輯電路設計(第二版)

定價：35.00元

作者：鮑可進,趙念強,趙不賄著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2004-02-01

ISBN：9787302217930

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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鮑可進、趙念強等編著的這本《數字邏輯電路設計(第二版)》共分8章，按循序漸近的原則，前麵5章主要是講述數字電路的基礎知識、邏輯電路設計的基本方法，介紹硬件描述語言的描述方法，這是學習數字邏輯電路課程必需的知識，也是學習可編程器件及EDA技術的基礎。在這個基礎上第6章、第7章、第8章主要討論瞭大規模集成電路、可編程邏輯器件（PLD）、在係統可編程技術(ISP)、現場可編程門陣列（FPGA），重點放在介紹這些器件的基本結構及利用它們設計邏輯電路及係統的基本原理和方法。本書還介紹常用工具軟件的使用及實驗項目，同時給齣瞭一些通俗易懂的設計示例。為方便讀者學習，每章附有小結與思考題。

內容提要

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鮑可進、趙念強等編著的這本《數字邏輯電路設計(第二版)》從數字電路的基礎知識齣發，介紹數製和編碼、邏輯代數、門電路、組閤邏輯、時序邏輯、硬件描述語言（VHDL）、可編程器件（PLD、CPLD、HDPLD和FPGA）、在係統編程技術（ISP）及EDA技術的設計思想等內容。用VHDL硬件描述語言來描述電路的設計。每章末尾都有小結章節並附有一定數量的習題與思考題。後一章還介紹瞭MAXPLUSⅡ和QUARTUS Ⅱ軟件的使用方法及相關實驗項目。提供全部內容的PPT教案。
《數字邏輯電路設計(第二版)》本書可作為高等院校計算機、通信、電子信息、自動化等專業的“數字邏輯”課程的教材，也可作為相關技術人員的參考書。

目錄

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第1章 數字係統與編碼 1.1 數字係統中的進位製 1.1.1 數製 1.1.2 數製轉換 1.2 數字係統中的編碼 1.2.1 帶符號數的代碼錶示 1.2.2 十進製數的二進製編碼 1.2.3 可靠性編碼 1.2.4 字符編碼 1.3 小結 1.4 習題與思考題第2章 門電路 2.1 數字信號基礎 2.1.1 脈衝信號 2.1.2 邏輯電平與正、負邏輯 2.2 半導體器件的開關特性 2.2.1 二極管的開關特性 2.2.2 三極管的開關特性 2.2.3 MOS管的開關特性 2.3 基本邏輯門電路 2.3.1 與門、或門和非門 2.3.2 復閤門 2.3.3 三態門與傳輸門 2.4 TTL集成門電路 2.4.1 數字集成電路的分類 2.4.2 TTL與非門 2.4.3 集電極開路的與非門 2.4.4 TTL門電路使用注意事項 2.5 CMOS集成門電路 2.5.1 CMOS非門 2.5.2 CMOS與非門 2.5.3 CMOS或非門 2.5.4 CMOS三態門 2.5.5 CMOS門電路的特點與使用注意事項 2.6 TTL電路與CMOS電路之間的接口電路 2.6.1 三極管組成的接口電路 2.6.2 其他接口電路 2.7 小結 2.8 習題與思考題第3章 組閤邏輯的分析與設計 3.1 邏輯代數基礎 3.1.1 邏輯變量及基本邏輯運算 3.1.2 邏輯代數的基本公式、定理與規則 3.1.3 邏輯函數及其錶達式 3.2 邏輯函數的化簡 3.2.1 代數化簡法 3.2.2 卡諾圖化簡法 3.2.3 列錶化簡法(Q-M法) 3.2.4 邏輯函數化簡中兩個實際問題 3.3 組閤邏輯電路的分析 3.3.1 組閤邏輯電路分析的一般方法 3.3.2 組閤邏輯電路分析舉例 3.4 組閤邏輯電路的設計 3.4.1 組閤邏輯電路設計的一般方法 3.4.2 組閤邏輯電路設計中應考慮的問題 3.5 組閤邏輯電路設計舉例及其VHDL描述 3.5.1 VHDL概述 3.5.2 半加器和全加器的設計 3.5.3 BCD碼編碼器和七段顯示譯碼器的設計 3.5.4 代碼轉換器的設計 3.6 組閤邏輯電路中的競爭與險象 3.6.1 競爭與險象的産生 3.6.2 險象的分類 3.6.3 險象的判斷 3.6.4 險象的消除 3.7 小結 3.8 習題與思考題第4章 觸發器 4.1 雙穩態觸發器 4.1.1 RS觸發器 4.1.2 JK觸發器 4.1.3 D觸發器 4.1.4 T觸發器 4.1.5 觸發器的時間參數 4.2 單穩態觸發器 4.3 多諧振蕩器 4.3.1 RC環形多諧振蕩器 4.3.2 石英晶體構成的多諧振蕩器 4.4 施密特觸發器 4.5 小結 4.6 習題與思考題第5章 時序邏輯的分析與設計 5.1 時序邏輯電路的結構與類型 5.1.1 Mealy型電路 5.1.2 Moore型電路 5.2 同步時序邏輯電路的分析 5.2.1 同步時序邏輯電路的分析方法 5.2.2 常用同步時序邏輯電路 5.3 同步時序邏輯電路的設計 5.3.1 建立原始狀態錶 5.3.2 狀態錶的化簡 5.3.3 狀態分配 5.3.4 求激勵函數和輸齣函數 5.4 VHDL時序電路設計特點 5.4.1 電路的時鍾控製 5.4.2 狀態圖的VHDL描述 5.5 同步時序邏輯電路設計舉例 5.6 小結 5.7 習題與思考題第6章 集成電路的邏輯設計與可編程邏輯器件 6.1 常用中規模通用集成電路 6.1.1 二進製並行加法器 6.1.2 譯碼器和編碼器 6.1.3 多路選擇器和多路分配器 6.1.4 數值比較器 6.1.5 奇偶發生/校驗器 6.2 半導體存儲器 6.2.1 概述 6.2.2 隨機讀寫存儲器 6.2.3 隻讀存儲器ROM 6.3 可編程邏輯器件 6.3.1 PLD概述 6.3.2 可編程邏輯器件PROM 6.3.3 可編程邏輯陣列PLA 6.3.4 可編程陣列邏輯PAL 6.3.5 通用陣列邏輯GAL 6.4 小結 6.5 習題與思考題第7章 高密度可編程器件 7.1 在係統可編程技術 7.2 ISP器件的結構與原理 7.3 在係統編程原理 7.3.1 ISP器件編程元件的物理布局 7.3.2 ISP編程接口 7.3.3 ISP器件的編程方式 7.4 FPGA器件 7.4.1 Xilinx XC4000 FPGA係列 7.4.2 XC4000係列FPGA的基本結構以及工作原理 7.4.3 XC4000係列FPGA的配置模式 7.4.4 XC4000係列FPGA的配置過程 7.4.5 Altera的FLEX10K係列器件 7.5 小結 7.6 習題與思考題第8章 數字係統設計方法及實例分析 8.1 數字係統的基本概念及設計方法 8.1.1 數字係統的基本模型 8.1.2 數字係統設計的描述工具 8.1.3 數字係統設計方法 8.2 常用數字係統開發軟件介紹 8.2.1 MAXPLUS Ⅱ 8.2.2 QUARTUS Ⅱ 8.3 數字電路基礎實驗舉例 8.3.1 半加器和全加器的設計 8.3.2 四位全加器的設計 8.3.3 BCD碼加法器的設計 8.3.4 7人錶決電路的設計 8.3.5 同步十進製加法計數器74160的實現 8.3.6 1111序列檢測器的設計 8.3.7 簡易數字鍾的設計 8.4 數字係統綜閤設計舉例 8.4.1 多功能數字鍾 8.4.2 交通燈控製器 8.4.3 電子密碼鎖的設計 8.5 小結 8.6 習題與思考題參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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引言 現代電子技術飛速發展，數字集成電路（IC）作為其核心，滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機、電腦到汽車、航空航天，無處不在。而理解和設計這些復雜數字係統的基石，便是數字邏輯電路。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的數字邏輯電路設計導論，幫助大傢掌握從最基礎的邏輯門到復雜組閤邏輯和時序邏輯電路的設計方法與原理。我們將逐步揭示數字世界運作的奧秘，賦能讀者理解、分析和創造數字係統。 第一章：數字世界的基礎：二進製和邏輯門 我們的世界以十進製為基礎，而數字電路則運行在二進製的王國裏。本章將帶您領略二進製數的魅力，理解其如何錶示信息，並學習在不同數製之間的轉換，為後續的學習打下堅實的基礎。 二進製數係統： 深入剖析二進製（Base-2）數製，解釋其位權概念，並詳細介紹二進製與十進製、十六進製等常用數製之間的相互轉換方法。我們將通過大量實例，讓讀者熟練掌握這一基本技能。 邏輯門（Logic Gates）： 揭示構成數字電路最基本單元——邏輯門的本質。我們將介紹最基礎的三種邏輯門：與門（AND）、或門（OR）和非門（NOT），並講解它們的邏輯功能、真值錶和邏輯符號。 通用邏輯門： 進一步擴展邏輯門傢族，介紹與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）和同或門（XNOR）等通用邏輯門。重點講解它們的邏輯特性，並闡述為何說 NAND 和 NOR 門是通用的，即僅用這兩種門就可以實現任何邏輯功能。 布爾代數（Boolean Algebra）： 引入布爾代數的概念，這是對數字邏輯進行數學分析和設計的強大工具。我們將學習布爾代數的基本公理和定理，如交換律、結閤律、分配律、德摩根定理等，並演示如何利用這些規則來化簡邏輯錶達式，從而簡化電路設計。 邏輯錶達式與電路實現： 學習如何將給定的邏輯功能用布爾代數錶達式錶示，以及如何根據布爾錶達式設計齣相應的邏輯電路。反之，也學習如何分析一個給定的邏輯電路，並推導齣其對應的邏輯錶達式和功能。 第二章：組閤邏輯電路的設計與分析 在掌握瞭基礎的邏輯門和布爾代數之後，本章將引導讀者進入組閤邏輯電路的設計領域。組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入，沒有記憶功能，是構建數字係統的基礎模塊。 組閤邏輯電路的定義與特性： 明確組閤邏輯電路的特點——無記憶性、輸齣僅依賴於當前輸入。 真值錶、邏輯錶達式和卡諾圖（Karnaugh Maps）： 學習如何使用真值錶來描述一個組閤邏輯電路的功能，如何將真值錶轉換為邏輯錶達式，以及如何使用卡諾圖這一圖形化工具來簡化復雜的邏輯錶達式。卡諾圖是化簡多變量邏輯函數最有效且直觀的方法之一。 邏輯函數的最小化： 深入探討邏輯函數最小化的重要性，包括減少芯片數量、降低功耗、提高速度等。我們將詳細講解使用卡諾圖進行最小化的具體步驟和技巧，包括圈選相鄰的1、閤並相鄰項、處理“Don't Care”條件等。 標準形式（Sum of Products and Product of Sums）： 介紹邏輯函數的兩種標準形式：和之積（SOP）和積之和（POS）。學習如何將任意邏輯函數化為這兩種標準形式，並理解它們在電路實現中的意義。 設計基本組閤邏輯模塊： 編碼器（Encoders）與解碼器（Decoders）： 學習編碼器如何將輸入信號編碼為二進製碼，以及解碼器如何將二進製碼轉換為特定的輸齣信號。我們將分析各種類型的編碼器（如普通編碼器、優先編碼器）和解碼器（如 2-to-4 解碼器、BCD 轉七段譯碼器）。 多路選擇器（Multiplexers, MUX）： 瞭解多路選擇器如何從多個輸入中選擇一個作為輸齣，它在數據選擇和控製信號生成方麵扮演著重要角色。我們將分析不同位寬的多路選擇器，並探討其應用。 分路器（Demultiplexers, DEMUX）： 與多路選擇器相對，分路器將一個輸入信號分配到多個輸齣中的一個。我們將講解其工作原理和應用場景。 加法器（Adders）與減法器（Subtractors）： 介紹實現二進製加法和減法功能的電路，包括半加器、全加器、串行加法器、並行加法器等。理解這些算術電路是理解CPU工作原理的關鍵。 比較器（Comparators）： 學習設計用於比較兩個二進製數大小的電路。 第三章：時序邏輯電路與狀態機 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，還依賴於過去的輸入（即係統的狀態）。本章將深入探討時序邏輯電路的原理和設計。 存儲元件：觸發器（Flip-Flops）： SR 觸發器： 介紹最基本的觸發器類型，理解其置位（Set）和復位（Reset）功能，以及可能齣現的約束條件。 D 觸發器： 學習 D 觸發器的特性，它簡單地存儲輸入信號 D 的值，是構建移位寄存器和計數器的基礎。 JK 觸發器： 介紹功能更強大的 JK 觸發器，它結閤瞭 SR 觸發器的置位和復位功能，並且在 J=K=1 時能實現翻轉（Toggle）功能。 T 觸發器： 講解 T 觸發器，它在 T=0 時保持不變，在 T=1 時翻轉狀態，常用於計數器設計。 時鍾信號（Clock Signal）： 強調時鍾信號在同步時序邏輯電路中的作用，它協調著所有觸發器的狀態轉換，確保係統穩定運行。我們將介紹上升沿觸發和下降沿觸發的概念。 移位寄存器（Shift Registers）： 學習如何利用觸發器構成移位寄存器，它們能夠將串行數據轉換為並行數據（SIPO），並行數據轉換為串行數據（PISO），或實現串行-串行、並行-並行轉換。我們將分析移位寄存器的各種工作模式及其應用，如數據存儲、延遲綫等。 計數器（Counters）： 異步計數器（Ripple Counters）： 介紹不需要全局時鍾信號驅動的異步計數器，分析其工作原理和缺點（如暫態毛刺）。 同步計數器（Synchronous Counters）： 講解所有觸發器同時由時鍾信號驅動的同步計數器，以及如何通過組閤邏輯設計任意模數的同步計數器。我們將介紹行波進位和組進位計數器的概念。 通用計數器： 學習如何設計能夠實現加法、減法、預置和使能功能的通用計數器。 有限狀態機（Finite State Machines, FSM）： 狀態機的概念： 引入狀態機的概念，它是一種能夠根據當前狀態和輸入來決定下一狀態和輸齣的抽象模型。 摩爾（Mealy）型和米利（Moore）型狀態機： 區分兩種主要的狀態機模型，講解它們的區彆（輸齣與當前狀態有關還是與當前狀態和輸入都有關），以及它們各自的優缺點。 狀態機設計步驟： 詳細介紹設計狀態機的完整流程：定義狀態、繪製狀態轉換圖、編寫狀態轉移錶、選擇閤適的觸發器、設計狀態寄存器和輸齣邏輯。 狀態機的應用： 探討狀態機在序列檢測器、控製器、通信協議實現等領域的廣泛應用。 第四章：半導體存儲器與可編程邏輯器件 數字係統離不開存儲和靈活的邏輯實現方式。本章將介紹半導體存儲器的工作原理，以及現代電子設計中不可或缺的可編程邏輯器件。 半導體存儲器： 隨機訪問存儲器（RAM）： 靜態隨機訪問存儲器（SRAM）： 講解 SRAM 的工作原理，其特點是速度快，但集成度較低，常用於高速緩存。 動態隨機訪問存儲器（DRAM）： 介紹 DRAM 的工作原理，其特點是集成度高，但需要刷新操作，常用於主存儲器。 隻讀存儲器（ROM）： 掩膜 ROM（MROM）： 介紹一次性編程的 ROM。 可編程隻讀存儲器（PROM）： 講解用戶可以編程一次的 ROM。 可擦寫可編程隻讀存儲器（EPROM）： 介紹可以通過紫外綫擦除並重新編程的 ROM。 電可擦可編程隻讀存儲器（EEPROM）： 講解可以通過電信號擦除並重新編程的 ROM，以及其在嵌入式係統中的應用。 可編程邏輯器件（PLD）： 可編程陣列邏輯（PAL）： 介紹與門陣列和或門陣列相結閤的邏輯器件。 通用陣列邏輯（GAL）： 講解 GAL 相較於 PAL 的改進，支持電擦除和多次編程。 復雜可編程邏輯器件（CPLD）： 介紹 CPLD 的結構，它由多個宏單元組成，宏單元內包含邏輯陣列和觸發器，具備更強的邏輯實現能力。 現場可編程門陣列（FPGA）： 深入講解 FPGA 的架構，它由大量的可配置邏輯塊（CLBs）、輸入/輸齣塊（IOBs）和可編程互連綫組成，是實現大規模復雜數字邏輯電路的強大平颱。我們將簡要介紹 FPGA 的編程流程。 第五章：硬件描述語言（HDL）基礎 現代數字邏輯電路設計高度依賴於硬件描述語言。本章將為讀者引入兩種主流的硬件描述語言——Verilog 和 VHDL 的基本概念和用法，使讀者能夠使用代碼來描述和設計數字電路。 硬件描述語言的概述： 解釋 HDL 的重要性，它能夠將抽象的設計思想轉化為可綜閤的硬件邏輯。 Verilog 基礎： 模塊（Module）和端口（Port）： 介紹 Verilog 的基本結構單位——模塊，以及模塊的輸入、輸齣端口定義。 數據類型和運算符： 講解 Verilog 中的數據類型（如 `reg`, `wire`）和各種邏輯、算術、位運算運算符。 行為級描述： 學習使用 `always` 塊和 `assign` 語句來描述電路的行為。 組閤邏輯和時序邏輯的描述： 演示如何使用 Verilog 來描述組閤邏輯電路（如加法器、多路選擇器）和時序邏輯電路（如觸發器、計數器、狀態機）。 實例化（Instantiation）： 學習如何在一個模塊中實例化另一個模塊，以構建更復雜的電路。 VHDL 基礎（可選或簡要介紹）： 實體（Entity）和架構（Architecture）： 介紹 VHDL 的基本結構。 信號（Signal）和變量（Variable）： 講解 VHDL 中的數據類型。 進程（Process）： 介紹 VHDL 中描述並發行為的語句。 組閤邏輯和時序邏輯的描述： 簡要介紹 VHDL 的描述方式。 HDL 在設計流程中的作用： 簡述 HDL 在仿真、綜閤、布局布綫等數字設計流程中的關鍵作用。 結論 通過本書的學習，讀者將能夠係統地掌握數字邏輯電路的基本原理、設計方法和分析工具。從最基礎的邏輯門到復雜的時序邏輯電路和狀態機，再到現代的硬件描述語言和可編程器件，我們將一步步帶領您走進數字電路的精彩世界。這些知識不僅是深入理解計算機體係結構、微處理器設計等高級主題的基礎，也是從事集成電路設計、嵌入式係統開發等相關領域工作的必備技能。我們鼓勵讀者在理論學習的同時，積極動手實踐，通過仿真工具和實際硬件闆卡進行驗證，將所學知識融會貫通，真正成為數字電路設計的弄潮兒。

評分☆☆☆☆☆

這本書的講解方式簡直是教科書級彆的典範，它沒有那種填鴨式的說教，而是采用瞭“提齣問題—分析問題—解決問題”的漸進式教學法。我特彆欣賞作者在每一個章節末尾設置的那些富有挑戰性但又恰到好處的習題。那些習題可不是簡單的知識點重復，很多都涉及到實際工程中的微小陷阱和設計優化，逼著你去深入思考電路在物理實現過程中可能遇到的種種限製。我記得有一次為瞭弄懂一個多路選擇器的狀態圖轉換，我對著書上的一個例子反復推演瞭快一個小時，最後豁然開朗的感覺，那種成就感是看其他輕鬆讀物無法比擬的。而且，書中的插圖質量極高，那些邏輯門的符號、波形圖、真值錶，繪製得精準無誤，綫條的粗細和標注的位置都考慮到瞭視覺的舒適度和信息的傳遞效率，這在很多老舊的教材中是難以見到的，也側麵反映瞭齣版社在編輯上的用心程度。

評分☆☆☆☆☆

從實用性的角度來看，這本書的價值遠超其定價。我發現，在後續我學習單片機和嵌入式係統課程時，很多關於中斷控製和定時器配置的底層邏輯，都可以追溯到這本書中關於時序電路和計數器的基礎講解。這本書構建瞭一個非常堅實的地基，使得後續學習更高層級的係統設計時，能夠做到“萬變不離其宗”。我甚至將這本書作為案頭工具書，時不時地會翻閱其中關於卡諾圖化簡和Quine-McCluskey算法的部分，因為這些基礎的優化技術在資源受限的FPGA設計中仍然是至關重要的。總而言之，這是一部值得反復研讀、能夠伴隨工程師職業生涯初期的經典之作，它教會我的不僅僅是電路的知識，更是一種嚴謹的、自上而下進行係統化思考的工程思維模式。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常獨特，它不像某些翻譯教材那樣生硬和晦澀，而是流露齣一種老一輩工程師特有的那種務實和嚴謹。作者的敘述語氣堅定而客觀，幾乎沒有使用任何不必要的修飾詞，每一個句子都像是經過瞭無數次電路仿真測試的驗證，直接指嚮核心。比如在解釋競爭冒險的消除時，作者直接指齣瞭在特定門電路組閤下可能齣現的毛刺問題，並提齣瞭幾種具體的解決策略，比如增加去抖動電路或者調整邏輯門扇入。這種直接切入痛點的寫作方式，讓初學者能夠迅速抓住問題的本質，避免在一些枝節問題上耗費過多精力。對我而言，這本書更像是一位經驗豐富、不苟言笑的導師，他不會給你甜言蜜語，但會用最可靠的方法引導你走嚮正確的方嚮，這種“真材實料”的質感是電子工程學習中最為寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我入手這本書之前，對“數字邏輯”這四個字是抱有一定程度的畏懼的，總覺得那是純粹的理論和枯燥的公式的堆砌。然而，這本書成功地打破瞭我的這種刻闆印象。它並非隻是停留在理論層麵，而是非常巧妙地將理論與實際應用緊密結閤起來。例如，當講解到存儲單元的設計時，書中不僅詳細剖析瞭SR鎖存器和D觸發器的內部結構，還很早就引入瞭寄存器組和計數器的概念，這讓我能夠提前預見到這些基礎元件在微處理器或數字係統中將扮演的角色。這種前瞻性的視角，極大地提升瞭我學習的積極性，讓我感覺自己不是在背誦知識，而是在搭建一個強大的信息處理係統。作者在處理復雜電路（比如有限狀態機的設計）時，那種條分縷析的步驟拆解，即便是我這樣的“小白”也能做到心中有數，不至於迷失在錯綜復雜的邏輯關係之中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計一下子就抓住瞭我的眼球，那種經典的理工科教材的排版，深藍色的主色調配上醒目的白色和紅色的標題文字，顯得既專業又沉穩。我記得當初是在學校圖書館的角落裏翻到的，立刻就被它散發齣的那種“硬核”氣息吸引住瞭。拿到手裏，分量感十足，這通常意味著內容的厚度和深度。我當時對數字電路的基礎概念還停留在比較模糊的階段，主要是靠著一些零散的筆記在摸索，急需一本係統性的指導手冊。這本書的目錄結構清晰得令人贊嘆，從最基本的布爾代數到復雜的組閤邏輯和時序邏輯，每一步的遞進都設計得非常閤理，像是為初學者量身定做瞭一條清晰的攀登路徑。特彆是對那些容易混淆的概念，比如競爭與冒險的處理，作者似乎總能用最精煉的語言和最直觀的圖示來解釋清楚，這對我後續的學習産生瞭決定性的影響，讓我第一次體會到瞭邏輯設計的美感和嚴謹性。