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胡全连 著

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• 电子技术
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• 数字系统设计
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 电子工程

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111384373

商品编码：29729380835

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：数字电路与逻辑设计

定价：29.00元

作者：胡全连

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787111384373

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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《数字电路与逻辑设计》是作者在总结多年从事“数字电路与逻辑设计”课程教学工作经验的基础上，结合电子技术的发展趋势及后续课程的需要编写的。《数字电路与逻辑设计》主要内容有：数字系统基础知识、逻辑代数基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲单元电路、模数及数模转换、VerilogHDL语言及其编程应用。 本教材由胡全连编著。

内容提要

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“数字电路与逻辑设计”是计算机软、硬件各专业的专业基础课。《数字电路与逻辑设计》(作者胡全连)覆盖了数字电子技术的基础内容，系统地介绍了数字电路的分析与设计理论。《数字电路与逻辑设计》主要内容有：数字系统基础知识、逻辑代数基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲单元电路、模数及数模转换、VerilogHDL语言及其编程应用。 本书可作为高等学校计算机及电气信息类各专业的教科书，也可供相关工程技术人员参考。

目录

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前言教学建议章 绪论 1．1 概述 1．1．1 数字信号与数字电路 1．1．2 典型数字系统——数字电子计算机 1．2 数制及其转换 1．2．1 进位记数制 1．2．2 数制间的相互转换 1．3 带符号数的代码表示 1．3．1 真值与机器码 1．3．2 机器码的运算 1．4 几种常用的代码 1．4．1 二一十进制编码 1．4．2 可靠性编码 1．4．3 字符编码 本章小结 习题一第2章逻辑代数基础 2．1 逻辑代数的基本概念 2．1．1 逻辑变量 2．1．2 逻辑运算 2．1．3 逻辑函数 2．2 逻辑代数中的公理、定理及重要规则 2．2．1 逻辑公理 2．2．2 逻辑定理 2．2．3 重要规则 2．3 逻辑函数的表示方法 2．3．1 真值表 2．3．2 逻辑表达式 2．3．3 逻辑电路图 2．3．4 时序图 2．3．5 卡诺图 2．4 逻辑函数的化简 2．4．1 代数化简法 2．4．2 卡诺图化简法 2．4．3 列表化简法 2．4．4 逻辑函数化简的实际问题 本章小结 习题二第3章 组合逻辑电路 3．1 概述 3．2 集成逻辑门 3．2．1 门电路逻辑符号及其外部特性 3．2．2 TTL逻辑门 3．2．3 CMOS逻辑门 3．2．4 用Verilog HDL描述逻辑门电路 3．3 组合逻辑电路的分析 3．3．1 组合逻辑电路分析方法和分析步骤 3．3．2 组合逻辑电路分析举例 3．4 组合逻辑电路的设计 3．4．1 组合逻辑电路的逻辑门实现 3．4．2 组合逻辑电路的设计步骤 3．4．3 组合逻辑电路的设计举例 3．5 常用集成组合逻辑芯片及其应用 3．5．1 并行加法器 3．5．2 编码器与译码器 3．5．3 数据选择器和数据分配器 3．5．4 数值比较器 3．5．5 奇偶校验器 3．5．6 用Verilog HDL描述组合逻辑电路 3．6 组合逻辑电路的竞争与冒险 3．6．1 竞争与冒险 3．6．2 冒险的判断 3．6．3 冒险的消除 本章小结 习题三第4章 时序逻辑电路 4．1 概述 4．1．1 时序逻辑电路的结构 4．1．2 时序逻辑电路的分类- 4．1．3时序逻辑电路的描述方法 4．2 触发器 4．2．1 触发器的基本概念 4．2．2 基本R-S触发器 4．2．3 时钟控制的触发器 4．2．4 不同类型触发器间的相互转换 4．2．5 用Verilog HDL描述触发器 4．3 同步时序逻辑电路 4．3．1 同步时序逻辑电路分析 4．3．2 同步时序逻辑电路设计 4．4 脉冲异步时序逻辑电路 4．4．1 脉冲异步时序逻辑电路分析 4．4．2 脉冲异步时序逻辑电路设计 4．5 常用集成时序逻辑芯片及其应用 4．5．1 计数器 4．5．2 寄存器 4．5．3 用Verilog HDL描述时序逻辑电路 本章小结 习题四第5章 半导体存储器 5．1 概述 5．1．1 半导体存储器的特点与应用 5．1．2 半导体存储器的分类 5．1．3 半导体存储器的主要技术指标 5．2 存取存储器件(RAM) 5．2．1 RAM结构 5．2．2 RAM存储单元 5．2．3 RAM集成片简介 5．2．4 RAM存储容量的扩展 5．3 只读存储器件(ROM) 5．3．1 固定ROM 5．3．2 可编程ROM(PROM) 5．3．3 可擦除可编程ROM(EPROM)和电可擦可编程ROM(EEPROM) 5．3．4 用ROM实现组合逻辑函数 本章小结 习题五第6章 可编程逻辑器件 6．1 概述 6．2 可编程逻辑阵列(PIA)器件与可编程阵列逻辑(PAL)器件 6．2．1 可编程逻辑阵列器件 6．2．2 可编程阵列逻辑器件 6．3 通用逻辑阵列(GAL)器件 6．3．1 GAL器件的基本类型 6．3．2 PAL型GAL器件 6．3．3 PLA型GAL器件 6．3．4 GAL器件的应用 6．4 复杂可编程逻辑器件(CPLD) 6．4．1 CPLD的基本结构 6．4．2 CPLD的分区阵列结构 6．4．3 典型器件及应用举例 6．5 现场可编程逻辑(FPGA)器件 6．5．1 FPGA器件基本结构及特征 6．5．2 FPGA器件和CPLD的对比 6．5．3 FPGA的应用举例 本章小结 习题六第7章 脉冲单元电路 7．1 脉冲信号与脉冲电路 7．1．1 脉冲信号 7．1．2 脉冲电路 7．2 集成门构成的脉冲单元电路 7．2．1 施密特触发器 7．2．2 单稳态触发器 7．2．3 多谐振荡器 7．3 555定时器及其应用 7．3．1 555定时器的电路结构 7．3．2 用555定时器构成施密特触发器 7．3．3 用555定时器构成单稳态触发器 7．3．4 用555定时器构成多谐振荡器 本章小结 习题七第8章 模数及数模转换 8．1 概述 8．2 D／A转换器 8．2．1 权电阻网络D／A转换器 8．2．2 倒T型电阻网络D／A转换器 8．2．3 权电流型D／A转换器 8．2．4 D／A转换器的主要技术指标 8．3 A／D转换器 8．3．1 A／D转换的基本原理 8．3．2 A／D转换器的主要电路形式 8．3．3 A／D转换器的主要技术指标 本章小结 习题八附录 硬件描述语言——Verilog HDL语言 参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《算法导论》 书籍简介 《算法导论》是一本系统、全面、深入地介绍算法理论与实践的经典著作。本书旨在为读者提供扎实的算法基础，使其能够理解、设计、分析和实现各种高效的计算算法。它不仅是一本教科书，更是一本供计算机科学、软件工程、人工智能、数据科学等领域研究者和从业者参考的权威指南。 内容概览 本书的核心在于对算法的深刻剖析。它从最基础的排序和搜索算法入手，逐步深入到更复杂的图算法、动态规划、贪心算法、计算几何以及 NP-完备性等前沿领域。全书结构清晰，逻辑严谨，循序渐进，确保读者能够逐步掌握算法设计的精髓。 核心概念与技术 1. 算法设计与分析的基础： 渐进记号（Asymptotic Notation）： 本书详细介绍了大O记号（O）、大Ω记号（Ω）、大Θ记号（Θ）等渐进记号，用于描述算法在输入规模增大时运行时间的增长趋势。这为我们比较和选择最优算法提供了统一的标准。 递归关系（Recurrence Relations）： 对于许多涉及分治策略的算法，递归关系是描述其运行时间的关键。本书介绍了主定理（Master Theorem）等方法，用于求解各种形式的递归关系，从而精确分析算法的复杂度。 数学归纳法（Mathematical Induction）： 作为一种重要的证明技术，数学归纳法被广泛应用于证明算法的正确性和分析其性质。 平均情况与最坏情况分析（Average-Case and Worst-Case Analysis）： 理解算法在不同输入分布下的表现至关重要。本书区分了这两种分析方式，并提供了相应的分析工具。 2. 排序与搜索算法： 基础排序算法： 介绍了插入排序、选择排序、冒泡排序等概念清晰但效率较低的算法，帮助读者理解排序的基本原理。 高效排序算法： 深入讲解了归并排序、堆排序、快速排序等基于比较的排序算法。特别是在快速排序部分，详细阐述了其分治思想、随机化选择枢轴（pivot）的重要性以及不同分区（partitioning）方法的优劣，并对其平均和最坏情况下的时间复杂度进行了详尽的分析。 线性时间排序算法： 介绍了计数排序、基数排序、桶排序等适用于特定数据范围的线性时间排序算法，拓展了排序的边界。 搜索算法： 除了二分查找等基础搜索技术，还介绍了哈希表（Hash Tables）作为高效查找数据结构的应用，以及各种冲突解决策略。 3. 图算法： 图的表示（Graph Representations）： 详细介绍了邻接矩阵（Adjacency Matrix）和邻接表（Adjacency List）两种常用的图表示方法，并分析了它们在空间和时间复杂度上的优劣。 图的遍历（Graph Traversal）： 深入讲解了广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）两种核心图遍历算法，并阐述了它们在求解连通分量、拓扑排序、查找最短路径等问题中的应用。 最短路径算法（Shortest Path Algorithms）： 单源最短路径（Single-Source Shortest Paths）： 详细介绍了Dijkstra算法（用于非负权重的图）和Bellman-Ford算法（用于处理负权重边，并能检测负权重环）。 所有顶点对最短路径（All-Pairs Shortest Paths）： 讲解了Floyd-Warshall算法，以及如何利用矩阵乘法来加速计算。 最小生成树（Minimum Spanning Tree）： 介绍了Prim算法和Kruskal算法，用于在连通的加权无向图上找到权值之和最小的生成树。 最大流问题（Maximum Flow）： 讲解了Ford-Fulkerson方法以及Edmonds-Karp算法，用于解决网络流问题。 4. 动态规划（Dynamic Programming）： 核心思想： 动态规划是一种通过将问题分解为子问题，并存储子问题的解来避免重复计算的强大技术。本书详细阐述了“最优子结构”（Optimal Substructure）和“重叠子问题”（Overlapping Subproblems）这两个动态规划成立的关键条件。 应用实例： 详细讲解了如何使用动态规划解决各种经典问题，如最长公共子序列（Longest Common Subsequence）、背包问题（Knapsack Problem）、矩阵链乘法（Matrix-Chain Multiplication）、最短路径（例如，通过动态规划求解某些特定图结构的最短路径）以及图论中的一些问题。 5. 贪心算法（Greedy Algorithms）： 基本原理： 贪心算法在每一步选择当前看起来最优的选项，期望最终能得到全局最优解。本书强调了贪心算法的适用条件，并解释了为什么在某些情况下贪心算法能够保证得到最优解，而在其他情况下则不能。 应用实例： 介绍了活动选择问题（Activity-Selection Problem）、霍夫曼编码（Huffman Coding）、最小生成树（Prim和Kruskal算法也可以看作是贪心算法的应用）等。 6. 数据结构（Data Structures）： 栈与队列（Stacks and Queues）： 基础的线性数据结构，用于实现各种算法。 链表（Linked Lists）： 动态分配内存的线性结构，提供灵活的插入和删除操作。 树（Trees）： 二叉搜索树（Binary Search Trees, BST）： 详细介绍了BST的插入、删除、查找操作，并分析了其在平衡情况下的性能。 平衡二叉搜索树（Balanced Binary Search Trees）： 引入了AVL树和红黑树（Red-Black Trees）的概念，解释了它们如何通过旋转等操作来维持树的平衡，从而保证对数时间复杂度的查找、插入和删除操作。 堆（Heaps）： 介绍了最大堆和最小堆，它们是实现优先队列（Priority Queue）的关键数据结构，也用于堆排序。 散列表（Hash Tables）： 提供了平均常数时间的查找、插入和删除操作。 图（Graphs）： 如前文所述，图作为一种重要的非线性数据结构，在本书中有专门的章节进行深入讲解。 7. 高级主题： 计算几何（Computational Geometry）： 介绍了与几何对象相关的算法，如凸包（Convex Hull）的计算、线段相交等。 NP-完备性（NP-Completeness）： 这是一个非常重要的理论概念。本书介绍了P类问题（多项式时间内可解）和NP类问题（多项式时间内可验证）。引入了NP-难（NP-hard）和NP-完备（NP-complete）的概念，并详细解释了如何通过归约（Reduction）来证明一个问题是NP-完备的。这为理解计算的极限提供了理论基础，并引导读者在遇到NP-完备问题时，应考虑近似算法或启发式算法。 字符串匹配（String Matching）： 介绍了朴素算法以及更高效的KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法和Rabin-Karp算法。 本书特点 严谨的数学证明： 每一种算法的核心思想都伴随着清晰、严谨的数学证明，确保读者理解其正确性。 详尽的复杂度分析： 对每种算法的时间复杂度和空间复杂度都进行了细致的分析，并区分了平均情况和最坏情况。 丰富的伪代码： 书中提供了清晰、易于理解的伪代码，方便读者将其转化为实际的编程语言实现。 广泛的应用背景： 算法的应用贯穿于计算机科学的各个领域，本书通过大量实例展示了算法的实际价值。 循序渐进的难度： 从基础概念到高级主题，难度递增，适合不同水平的读者。 对理论与实践的平衡： 既有深入的理论探讨，也关注算法的实际实现和应用。 目标读者 计算机科学、软件工程、数据科学、人工智能等专业的高年级本科生和研究生。 需要提升算法设计与分析能力的软件开发工程师。 对算法理论感兴趣的研究人员。 希望系统学习算法知识的自学者。 学习价值 掌握《算法导论》中的知识，将使读者具备以下能力： 分析算法性能： 能够准确评估不同算法在各种场景下的效率。 设计高效算法： 能够根据问题特点，运用各种设计范式（分治、动态规划、贪心等）来构建高效的解决方案。 选择合适的算法和数据结构： 能够根据具体需求，选择最适合的数据结构和算法来解决问题。 理解计算的局限性： 认识到某些问题的计算复杂性，并学习处理 NP-完备问题的策略。 构建更健壮、更优化的软件系统： 算法是软件性能的基石，扎实的算法基础能帮助开发者构建出更高效、更可靠的系统。 《算法导论》不仅教授“如何做”，更注重“为何如此”，帮助读者深入理解算法背后的逻辑和原理，培养解决复杂计算问题的能力，是每一位有志于深入计算机科学领域的学习者和从业者不可或缺的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计着实令人眼前一亮，初次翻开时，那种略带磨砂质感的封面立刻抓住了我的注意力。内页的纸张选择也很有讲究，不是那种廉价的反光纸，而是偏向于哑光，长时间阅读下来眼睛不容易疲劳。尤其值得称赞的是图表的绘制清晰度和细节处理。很多技术书籍的图例总是显得拥挤不清，但这里面的电路图，无论是布尔代数表达式的推导过程，还是复杂组合逻辑电路的结构，都用恰到好处的线条粗细和颜色区分开来，每一个逻辑门的符号都标注得清清楚楚，让人一眼就能捕捉到信号的流向和关键节点的逻辑状态。比如在讲解时序电路那一章，对触发器状态转移图的绘制，简直是教科书级别的典范，每一个箭头、每一个状态的转换条件都标注得一丝不苟，配合旁边的真值表，即便是初学者也能迅速理解其中的奥妙。作者在视觉呈现上的用心，极大地提升了学习的效率和愉悦感，这对于一本偏向理工科的专业书籍来说，无疑是成功的加分项，它让原本枯燥的理论学习过程变得更加直观和友好。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度处理得相当平衡，不像有些教材那样要么过于浅尝辄止，停留在概念层面，要么就是一头扎进晦涩的数学证明中让人望而却步。它巧妙地搭建了一个从基础概念到高级应用的坚实桥梁。起初，对基本逻辑门、布尔代数简化这些内容讲解得十分扎实，每一步的数学推导都考虑到了读者的接受度，提供了详尽的解释，而不是简单地罗列公式。然而，最让我印象深刻的是它对实际工程应用的引入。例如，在讲解编码器和译码器时，不仅仅给出了理论模型，还穿插了它们在数据传输和显示系统中的实际作用和局限性。到了中后期，对可编程逻辑器件（PLD）的介绍也做得非常到位，讲解了CPLD和FPGA的基本架构区别，虽然没有深入到具体的硬件描述语言编程细节，但足以让读者对现代数字系统设计有一个宏观且准确的把握。这种既注重理论根基又兼顾工程实践的编排思路，使得这本书的实用价值远超同类教材。

评分☆☆☆☆☆

针对习题和配套资源的设置，这本书的表现可以说是超乎预期地优秀。很多技术书籍的习题往往是书本内容的简单重复，或者难度设置完全失衡。但这里的练习题明显经过了精心设计。基础练习用来巩固基本运算和概念辨析，数量适中，点到为止。更关键的是，书中包含了一系列设计性较强的综合题，这些题目往往要求读者综合运用前面学到的多个章节的知识来设计一个小型系统，比如一个简易的计数器或状态机。这些题目不仅仅是检验知识的掌握程度，更是在训练读者的系统化思维能力。更别提随书附带的（或者在线提供的）资源包，里面包含了大量电路仿真软件的工程文件样例，读者可以直接加载这些文件，观察不同输入条件下的波形输出，亲手去验证书本上推导的理论结果。这种理论与实践紧密结合的配套体系，是真正提升工程能力的加速器，而不是徒增负担的附属品。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的语言风格非常具有亲和力，它几乎没有那种高高在上、不容置疑的学术腔调。作者更像是经验丰富的前辈在耐心地指导一个初入行的新人。叙述过程中，经常会穿插一些“小贴士”或者“需要注意”的部分，这些往往是作者在多年教学或工作经验中总结出来的“避坑指南”。比如，在处理竞争冒险（Hazards）问题时，他没有直接抛出复杂的消除方法，而是先用一个简单的例子阐述了为什么会产生这种现象，这种“先有问题，后给方案”的叙述逻辑，极大地增强了读者的代入感。此外，作者在引入新概念时，会不厌其烦地回顾和对比已学过的知识点，确保知识点的串联是流畅且无缝的。这种细致入微、充满人文关怀的写作手法，使得学习过程中的挫败感大大降低，让人感觉在与一位非常懂得如何教学的导师对话，而非冷冰冰地阅读一本手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对“为什么”的探讨上，做到了深入人心。很多教材只告诉我们“如何做”——比如如何使用卡诺图化简，如何构建一个特定结构的触发器，但很少有人会深究这些方法背后的设计哲学和历史演变。这本书在这方面做得非常出色。它不仅讲解了现行的标准方法，还偶尔会回溯到早期设计电路的局限性，对比不同代际的技术选择，比如早期的多米诺逻辑设计思想与现代CMOS技术的对比。这种历史的纵深感，让读者明白我们现在所使用的工具并非凭空出现，而是无数次妥协和优化的结果。这种对“设计哲学”的探讨，培养的不仅仅是技术操作能力，更是一种对技术发展趋势的预判能力。读完后，你会对电路设计中那些看似固定的规则产生更深层次的理解，甚至能激励你去思考是否有更优的替代方案，这才是真正高水平技术书籍的价值所在。