数字设计原理与实践

数字设计原理与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社 作者:韦克利 出品人: 页数:675 译者:林生 出版时间:2003-1 价格:65.00元 装帧:简裝本 isbn号码:9787111121893 丛书系列:
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具体描述

本书作者以严谨的学术态度和实际经验讲述了插件板级和VLSI系统中的数字设计基本原理和实践需求。全书共分十一章,内容涉及:数制系统和编码、数字电路、组合逻辑设计原理和实践、PLD的组合逻辑设计、时序逻辑设计原理与实践、PLD的时序逻辑设计、内存以及其他的实际主题。本书重点强调CMOS逻辑系列并介绍数字电路、最新的GAL、ROM和RAM系统级设计,并提供大量的设计实例,以及具有指导意义的练习题。本书可作为电子、计算机专业本科生和研究生学习数字逻辑设计的入门教材,也可作为工程技术人员的参考书。

《数字设计原理与实践》 是一本深入探讨现代数字系统构建基石的专业著作。本书系统地阐述了数字逻辑设计的基础理论,并结合前沿的实践应用,为读者提供了全面且深入的学习体验。 核心内容概述: 本书从最基础的数字逻辑门电路讲起,逐步深入到组合逻辑和时序逻辑电路的设计与分析。读者将系统学习布尔代数、逻辑门、逻辑方程化简等核心概念,理解如何使用 Karnaugh 图和 Quine-McCluskey 算法等方法优化逻辑设计。 在组合逻辑部分,本书详细介绍了加法器、减法器、多路选择器、译码器、编码器以及数据比较器等常用组合逻辑模块的原理和设计方法。通过大量的实例,读者将掌握如何根据实际需求设计和实现这些功能单元。 时序逻辑是数字设计中至关重要的一环,本书对此进行了详尽的讲解。从最基本的触发器(SR、D、JK、T 触发器)出发,深入剖析了寄存器、计数器、移位寄存器以及有限状态机(FSM)的设计理论和实现技巧。本书重点介绍了如何利用状态图、状态表和状态方程来设计同步和异步时序电路,以及如何分析和消除亚稳态等关键问题。 高级主题与实践应用: 除了基础理论,本书还涵盖了更广泛和高级的数字设计主题,旨在 bridging the gap between theory and practice。 硬件描述语言(HDL): 本书重点介绍 VHDL 和 Verilog 等主流的硬件描述语言,并提供了丰富的代码示例,展示如何使用这些语言来描述、仿真和综合数字电路。读者将学习如何将抽象的逻辑设计转化为可综合的硬件描述,从而在 FPGA 或 ASIC 等数字芯片上实现。 可编程逻辑器件(PLD)与 FPGA: 本书深入介绍了可编程逻辑器件(PLD)和现场可编程门阵列(FPGA)的架构、工作原理以及在数字设计中的应用。读者将了解 FPGA 的工作流程,包括综合、布局布线以及比特流生成等关键步骤,并学习如何利用 FPGA 实现复杂的数字系统。 同步时钟域处理: 在复杂的数字系统中,跨时钟域(CDC)问题是设计中的一个常见难点。本书提供了详细的解决方案,包括握手协议、FIFO 等技术,帮助读者有效避免和解决跨时钟域数据传输带来的问题。 异步电路设计: 尽管同步电路是主流,但异步电路在某些特殊应用场景下具有优势。本书也对异步电路的设计原理和方法进行了介绍,为读者提供更广阔的视野。 数字系统设计流程: 本书系统地梳理了从需求分析、逻辑设计、仿真验证、综合、布局布线到物理实现的全流程数字系统设计方法,使读者对整个设计过程有清晰的认识。 低功耗设计与验证: 随着移动设备和物联网的兴起,低功耗设计成为数字系统设计的重要考量。本书介绍了一些基本的低功耗设计技术和验证方法。 常用的数字信号处理(DSP)模块: 对于需要处理数字信号的应用,本书会介绍一些常用的 DSP 模块,如滤波器、乘法器等的设计思想。 学习体验与特色: 本书的编写风格注重理论与实践的结合,每一章节都配有大量的例题和实际应用案例,帮助读者将抽象的理论知识转化为解决实际问题的能力。书中包含详细的仿真波形分析、硬件实现步骤等内容,使读者能够直观地理解电路的工作原理和设计过程。 本书的目标读者: 《数字设计原理与实践》适用于电子工程、计算机科学、微电子学等相关专业的学生,以及从事集成电路设计、嵌入式系统开发、数字信号处理等领域的工程师。无论您是初学者还是有一定基础的从业者,本书都能为您提供宝贵的知识和指导。 通过学习本书,读者将能够: 深刻理解数字逻辑设计的基本原理和核心概念。 熟练掌握各种数字逻辑电路的设计和分析方法。 精通使用 VHDL 或 Verilog 等硬件描述语言进行设计。 具备在 FPGA 等平台上实现复杂数字系统的能力。 理解现代数字系统设计流程中的关键环节。 培养严谨的逻辑思维和解决问题的能力。 总而言之,《数字设计原理与实践》是一本不可多得的数字设计领域权威参考书,它将为读者构建坚实的理论基础,并引领读者走向数字设计的实践前沿。

作者简介

华南师范大学计算机学院教授。大学毕业并任教于军事电信工程学院(即西安电子科技大学)信息工程系,多年从事数字系统、数据通信和计算机通信与网络方向的科研和教学工作。1981至1983年期间,作为访问学者在加拿大不列颠哥伦比亚大学研修计算机通信和计算机网络。回国后,先后在西安电子科技大学和华南师范大学从事计算机通信和计算机网络方向的教学与科研工作。曾经出版的著作有《计算机通信网原理》(西安电子科技大学出版社)、《计算机通信与网络教程》(第1版)和(第2版)(清华大学出版社);译著有《数字系统设计基础》(西安电子科技大学出版社)、《数字设计原理与实践》(机械工业出版社)。

John F.Wakerly,于斯坦福大学获得电子工程博士学位。他目前是思科系统公司广域网业务部主管工程项目的副总裁,还是斯坦福大学的兼职教授。他著有数字设计、微电脑体系结构、计算机可靠性等方面的50多部著作,并在电信与网络领域拥有13项专利。

目录信息

读后感

☆☆☆☆☆

经典中的经典,全书举重若轻介绍了数字电子设计的从基础到高级的设计方法,用veriloghdl,vhdl,abel三种描述语言全面的介绍设计方法。真正的大家,自己做到了融会贯通,才能把看似复杂的东西写的这么条理清晰。作者简直是我的偶像。

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经典中的经典,全书举重若轻介绍了数字电子设计的从基础到高级的设计方法,用veriloghdl,vhdl,abel三种描述语言全面的介绍设计方法。真正的大家,自己做到了融会贯通,才能把看似复杂的东西写的这么条理清晰。作者简直是我的偶像。

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经典中的经典,全书举重若轻介绍了数字电子设计的从基础到高级的设计方法,用veriloghdl,vhdl,abel三种描述语言全面的介绍设计方法。真正的大家,自己做到了融会贯通,才能把看似复杂的东西写的这么条理清晰。作者简直是我的偶像。

☆☆☆☆☆

这本书超级晦涩枯燥。但是翻译的人应该是照着英文的逐字逐句翻译的,读的时候会觉得某些句子超级有趣,不失为可爱的译者。稍稍使糟糕的心情小开心了下。 但是,最重要的是,作业不会写。网上的答案不全。求一份完整版的答案!!!  

☆☆☆☆☆

这本书超级晦涩枯燥。但是翻译的人应该是照着英文的逐字逐句翻译的,读的时候会觉得某些句子超级有趣,不失为可爱的译者。稍稍使糟糕的心情小开心了下。 但是,最重要的是,作业不会写。网上的答案不全。求一份完整版的答案!!!  

用户评价

☆☆☆☆☆

这本书的封面设计风格就透露出一种严谨而前沿的气息,当我翻开第一页,我就被其深厚的理论功底和丰富的实践案例所吸引。作者在讲解每一个概念时,都力求做到深入浅出,并且始终围绕着“原理与实践”这一核心展开。我尤其对书中关于状态机优化和面积与功耗权衡的部分记忆犹新。作者详细阐述了不同的状态编码方式对面积、功耗以及时序的影响,并且给出了如何在实际设计中根据具体需求选择最合适编码策略的指导。他还介绍了诸如流水线(Pipelining)技术等可以提升电路性能的常用方法,并详细分析了引入流水线可能带来的时序挑战和面积增加。在讲解过程中,作者始终保持着对前沿技术的关注,例如在介绍一些更高级的数字设计概念时,他会适当地引用一些最新的研究成果和工业界的实践经验,这让我在学习过程中能够紧跟技术发展的步伐。书中还包含了一些关于FPGA设计与仿真的内容,这让我有机会将所学的理论知识运用到实际的硬件平台上进行验证,从而加深对数字设计原理的理解。我对书中关于如何编写可综合的HDL代码的指导非常重视,作者通过大量的实例,展示了如何避免一些常见的综合陷阱,以及如何编写出高效、易于维护的代码。

☆☆☆☆☆

刚拿到这本《数字设计原理与实践》时,我就被它厚重的纸张和精美的排版吸引住了。书中的内容涵盖了数字电路设计的方方面面,从最基础的布尔代数到复杂的FPGA设计,几乎无所不包。作者的写作风格非常严谨,逻辑性极强,每个概念的引入都有充分的铺垫,并且在讲解过程中,始终保持着对理论严谨性的追求。我在学习过程中,特别关注了关于逻辑综合的部分,书中详细介绍了各种综合工具的工作原理,以及如何编写高效的HDL代码以获得最优的综合结果。作者并没有停留在理论层面,而是通过大量的实际案例,展示了如何将理论知识应用于实际的工程设计中。例如,在讲解时序分析时,他列举了一个实际的通信系统中常见的时序违例问题,并一步步地分析了问题的根源,最后给出了几种有效的解决方案。这种贴近实际工程的讲解方式,让我深切地感受到了理论与实践相结合的重要性。我尤其欣赏书中关于时序约束的讲解,它详细阐述了建立时间和保持时间的概念,以及如何通过调整设计和约束来满足时序要求,这对于任何一个数字设计工程师来说都是至关重要的。我反复研读了关于静态时序分析(STA)的部分,作者用非常直观的方式解释了STA的流程和各个环节的作用,并提供了如何解读STA报告的指导,这让我对如何保证设计的时序健在实际项目中有了更清晰的认识。

☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常平实且富有条理,作者并没有使用过于晦涩的专业术语,而是力求将复杂的数字设计概念用清晰易懂的方式呈现出来。我特别对书中关于异步复位和同步复位设计的讨论印象深刻。作者详细阐述了两种复位方式的原理、优缺点以及在实际设计中的应用场景。他还深入讲解了如何设计一个健壮的复位电路,以确保系统在启动或异常情况下能够正确地恢复到初始状态。我跟着书中对一个简单状态机的设计,并且尝试了使用不同的复位策略,这让我对复位逻辑的有效性有了更直观的体会。书中还包含了一些关于亚稳态(Metastability)产生原因、检测和规避的详细讲解,这对于设计可靠的数字系统至关重要。作者通过图示和类比,生动地解释了亚稳态的产生过程,并提供了多种有效的规避方法,如锁存器(Latch)和同步器(Synchronizer)。我发现,这本书的内容非常扎实,并且涵盖了数字设计中一些非常关键的细节问题,这些细节对于保证设计的鲁棒性至关重要。

☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简洁大方,内页排版也十分清晰,让人一眼就能感受到其专业性。我之所以选择阅读这本书,是因为它承诺了“原理与实践”的结合,而事实证明它确实做到了。作者在讲解数字逻辑设计中的基本原理时,始终不忘与实际的应用相结合。我特别对书中关于有限状态机(Finite State Machine,FSM)设计的部分印象深刻。作者不仅详细介绍了Moore型和Mealy型状态机的区别,还提供了如何从状态图一步步推导出逻辑方程,以及如何使用Verilog HDL语言来实现这些状态机的指导。他还深入探讨了状态机的优化方法,例如通过合并等效状态来减少状态的数量,从而减小电路的面积和功耗。我还跟着书中对一个简单的交通灯控制器进行了设计,这个过程让我清晰地看到了状态机是如何一步步构建和实现的。书中还涉及了一些关于异步电路设计的概念,这让我了解到在某些特定场景下,异步设计可以带来性能上的优势。我对书中关于时钟周期和时钟频率对电路性能影响的分析非常认真地学习,理解了时序约束对于保证设计正确性的重要性。

☆☆☆☆☆

这本书的体量相当可观,封面上的“原理与实践”几个字也预示着它将是一本内容深度和广度兼备的佳作。当我深入阅读后,发现果不其然。作者在讲解每一个数字逻辑概念时,都会从其最根本的物理原理出发,然后再过渡到其在逻辑层面的实现。这种由浅入深、由表及里的讲解方式,让我能够真正理解数字电路为何如此工作,而不是仅仅停留在死记硬背的层面。我特别对书中关于时钟树综合(CTS)的讲解印象深刻。作者详细阐述了时钟信号在高速数字电路设计中的重要性,以及时钟偏斜(skew)和占空比变化(jitter)对电路性能的影响。他通过生动的图示和类比,将复杂的CTS过程分解为一系列可管理的步骤,并讲解了不同的CTS策略及其优缺点。在讲解过程中,他还引入了一些业界常用的EDA工具和相关的设计流程,让我对实际的数字设计工作流程有了初步的了解。书中还提供了大量关于低功耗设计的策略和技术,这对于当今的嵌入式系统和移动设备设计尤为重要。作者在讲解不同低功耗技术的原理时,都提供了相应的代码示例,并且对代码的可读性和效率进行了分析,这让我在实践中能够更好地运用这些技术。我发现,这本书的内容是如此丰富,以至于每次阅读都能有新的发现和感悟,它真正地做到了“温故而知新”。

☆☆☆☆☆

这本书在内容编排上,给我一种循序渐进、逻辑清晰的感觉。作者在介绍数字设计的基础概念时,非常注重概念的准确性和严谨性。我尤其对书中关于时钟域交叉(Clock Domain Crossing,CDC)处理的章节印象深刻。作者详细阐述了CDC问题的产生原因,以及可能带来的潜在风险,例如数据丢失、误触发等。他系统地介绍了各种CDC处理方案,如握手协议(Handshake Protocol)、异步FIFO(Asynchronous FIFO)等,并对每种方案的优缺点进行了详细的分析和比较。我还跟着书中提供的示例,学习了如何使用Verilog HDL语言来实现一个基本的CDC模块,这让我对实际的电路设计有了更直观的理解。书中还涉及了一些关于错误检测与纠正(Error Detection and Correction,EDAC)的内容,这对于设计可靠的数字系统至关重要。作者介绍了汉明码(Hamming Code)、CRC校验(Cyclic Redundancy Check)等常用的EDAC技术,并解释了它们的工作原理和应用场景。我发现,这本书的内容不仅仅是停留在原理层面,而是将理论知识与实际应用紧密地结合起来,为读者提供了切实可行的设计方法和解决方案。

☆☆☆☆☆

这本书的排版布局非常考究,字体大小适中,行间距舒适,而且大量的图表都放置得恰到好处,使得阅读体验非常愉悦。我尤其赞赏作者在讲解组合逻辑和时序逻辑时所使用的案例。他并没有采用过于简单的示例,而是选取了一些在实际设计中比较常见的功能模块,例如多路选择器、译码器、编码器,以及各种类型的寄存器和计数器。在讲解这些模块时,他不仅给出了电路的逻辑图,还详细解释了其功能和设计思路。我对于他在讲解状态机设计时,如何从状态转移图一步步推导出状态方程,最终编写出HDL代码的过程非常欣赏。这种由概念到实现的完整过程,让我在掌握理论知识的同时,也能获得实际的设计能力。书中还包含了一些关于测试和验证的内容,虽然这部分内容我还在深入学习中,但我能够感受到作者在这里倾注的心血。他介绍了状态机测试的各种方法,以及如何设计测试向量来验证设计的正确性。这让我意识到,一个成功的数字设计不仅仅在于写出能够工作的代码,更在于能够确保其在各种情况下都能可靠运行。书中的附录部分也非常有价值,包含了对一些常用EDA工具的简要介绍,以及对一些标准硬件描述语言的语法总结,这为我后续的学习提供了很好的参考。

☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就充满了科技感,金属质感的光泽搭配简洁的几何图形,让人一眼就能感受到它所蕴含的严谨与创新。当我翻开第一页,扑面而来的是一种扎实而系统的理论知识,从最基础的逻辑门电路讲起,层层递进,将复杂的数字系统分解成易于理解的单元。作者的讲解方式非常清晰,他并没有直接给出答案,而是引导读者一步一步地思考,比如在解释时序逻辑时,他会详细地描绘出时钟信号的作用,以及它如何控制数据的流动,并通过大量的图示来辅助理解,这些图示不仅仅是示意图,而是真正地勾勒出了电路的结构和工作状态。我尤其喜欢他在讲解状态机时,用了一个非常贴切的现实生活中的例子,将抽象的理论与具体的场景联系起来,这让我瞬间茅塞顿开,对状态机的设计原理有了更深刻的认识。书中还穿插了一些历史背景的介绍,比如介绍集成电路的发展历程,这不仅增加了阅读的趣味性,也让我体会到数字设计技术一路走来的艰辛与辉煌,从而更加珍惜当下所学的知识。在每一个章节的结尾,作者都会设置一些精心设计的习题,这些习题的难度循序渐进,从简单的概念验证到复杂的系统设计,能够有效地巩固所学的知识。我常常会花费大量的时间去推导和演算这些习题,有时会遇到瓶颈,但通过反复思考和查阅资料,最终解决问题时的成就感是无与伦比的。这本书不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师,它教会我的不仅是知识,更是学习的方法和解决问题的思路。

☆☆☆☆☆

这本书的设计风格相当现代化,采用了一种比较灵活的学习路径,既可以按照章节顺序逐一学习,也可以根据个人兴趣选择性地阅读。我个人非常喜欢它在讲解同步逻辑和异步逻辑时所采用的对比分析方法。作者通过清晰的图表和简洁的文字,直观地展示了两种逻辑模型的区别,以及它们各自的优缺点和适用场景。在讲解同步逻辑时,他深入剖析了D触发器、JK触发器等基本时序元件的工作原理,并以此为基础构建了更复杂的移位寄存器和计数器。我对他如何通过分析时序图来理解触发器的状态转换印象深刻,这比单纯的文字描述要直观得多。同时,书中还探讨了异步逻辑设计中的一些挑战,例如竞争冒险(Races)和险兆(Hazards)等问题,并介绍了相应的解决方法。我特别对书中关于互锁逻辑(Interlocking Logic)的讲解很感兴趣,它详细描述了如何设计能够正确处理异步信号的逻辑,这在很多实际应用中都是必不可少的。书中的一些章节还涉及到了一些新兴的数字设计技术,例如流水线(Pipelining)和并行处理(Parallel Processing)等,这些内容让我对如何提升电路的性能和吞吐量有了更深的认识。

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这本书在内容结构上,就像一个精密的齿轮组,每一个章节都紧密地衔接在一起,共同驱动着读者对数字设计世界的深入探索。我被作者在讲解逻辑门电路的组合与简化时所展现出的逻辑严谨性所折服。他从最基础的AND、OR、NOT门开始,逐步引入NAND、NOR、XOR等通用门,并详细讲解了卡诺图(Karnaugh Map)和布尔代数化简等方法。我反复练习书中的化简习题,并且对如何利用这些方法来优化电路的逻辑非常着迷。书中还详细介绍了各种组合逻辑电路的设计,例如加法器、减法器、比较器等,并且提供了不同设计方案的对比分析,让我能够理解在实际设计中如何权衡速度、面积和功耗。我尤其欣赏书中在讲解时序逻辑时,对各种触发器和寄存器的详细阐述,包括它们的内部结构、工作时序图以及在HDL代码中的实现方式。我还跟着书中对一个简单的计数器进行设计,从状态转移图到Verilog代码的编写,整个过程都得到了非常细致的指导。这本书不仅传授了知识,更教会了我如何系统地思考问题,如何将抽象的逻辑转化为具体的电路实现。

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数字逻辑课的教材,很丰富,很实用

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