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出版者:中國電力齣版社

作者:迦德裏

出品人:

頁數:293

译者:

出版時間:2000-9

價格:39.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787508304151

叢書系列:

圖書標籤:

• 並行端口
• 並行接口
• 硬件編程
• 嵌入式係統
• 計算機接口
• 低級編程
• 端口編程
• 硬件控製
• 數據傳輸
• PC硬件

數字邏輯與電路設計基礎 麵嚮現代電子工程師與計算機科學愛好者的經典入門讀物 本書旨在為讀者提供一套全麵、深入且易於理解的數字邏輯和電路設計基礎知識體係。它不僅僅是一本理論教科書，更是一本實踐指導手冊，旨在幫助初學者和希望鞏固基礎的工程師們，紮實掌握構成現代電子設備和計算機係統的核心原理。 第一部分：邏輯世界的基石——布爾代數與組閤邏輯 本書首先從邏輯的源頭——布爾代數（Boolean Algebra）開始。我們詳細闡述瞭喬治·布爾創立的這套數學體係如何精確地描述和分析開關動作。從基本的操作符（AND, OR, NOT）到更復雜的異或（XOR）和同或（XNOR）運算，每一個概念都配有清晰的真值錶和實際電路圖示。 隨後，我們將視角轉嚮實際的邏輯門電路。詳細剖析瞭各種標準邏輯係列的特性，如TTL（晶體管-晶體管邏輯）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）的電壓閾值、功耗特點以及扇入扇齣能力。重點講解瞭如何利用這些基本門構建更復雜的組閤邏輯電路。 組閤邏輯部分是本書的核心內容之一。我們係統地介紹瞭： 邏輯化簡技術： 深入探討瞭卡諾圖（Karnaugh Maps, K-Map）的二維和多維應用，教授讀者如何高效地識彆和消除冗餘項，實現電路的最簡形式。同時，也引入瞭更適用於計算機輔助設計（CAD）的Quine-McCluskey方法，為後續學習提供理論支撐。 關鍵組閤電路模塊： 詳細解析瞭編碼器（Encoders）、譯碼器（Decoders）、數據選擇器（Multiplexers, MUX）和數據分配器（Demultiplexers, DEMUX）的工作原理、設計方法及其在數據路由和地址解碼中的關鍵作用。特彆是對全加器（Full Adder）和多位加法器的構建，為算術邏輯單元（ALU）的設計奠定瞭基礎。 算術邏輯單元（ALU）的初步構建： 闡述瞭如何利用加法器和邏輯門組閤，設計齣一個可以執行基本算術運算（加、減）和邏輯運算的簡單模塊，這是理解中央處理器（CPU）核心功能的關鍵一步。 第二部分：時序係統的脈動——時序邏輯與狀態機 數字係統並非總是瞬時響應的，它們依賴於時間同步和“記憶”。本部分聚焦於存儲信息和引入時間概念的時序邏輯電路。 存儲元件的深入分析： 從最基礎的鎖存器（Latches）——如SR鎖存器——開始，分析其潛在的競爭冒險（Race Condition）問題。隨後，重點介紹由時鍾信號控製的觸發器（Flip-Flops），包括D觸發器、JK觸發器和T觸發器。每一類觸發器都配有詳細的狀態轉移圖和時序圖，幫助讀者理解它們在時鍾沿上的行為。 寄存器與移位寄存器： 講解瞭如何將多個觸發器連接起來形成寄存器（Register）以實現數據的並行存儲。深入探討瞭串入並齣、並入串齣等不同配置的移位寄存器（Shift Registers），及其在數據轉換、串行通信和分布式延遲中的應用。 時序邏輯的巔峰——計數器設計： 詳細介紹瞭異步計數器和同步計數器的設計原理。通過模N計數器的設計實例，展示瞭如何精確控製計數序列，並將其應用於頻率分頻和波形生成。 有限狀態機（FSM）理論與實踐： FSM是控製係統的核心。本書采用Mealy模型和Moore模型進行對比講解。通過清晰的步驟，指導讀者如何將一個邏輯問題抽象為狀態圖（State Diagram），再轉換為狀態錶，最終利用觸發器和組閤邏輯實現硬件電路。經典的交通燈控製器和序列檢測器作為案例，加深讀者對狀態機控製流程的理解。 第三部分：係統級集成與信號完整性 掌握瞭基本邏輯單元後，本書將視野提升至係統集成層麵，並探討瞭連接這些單元時必須麵對的實際工程挑戰。 存儲器的結構與尋址： 探討瞭SRAM（靜態隨機存取存儲器）和DRAM（動態隨機存取存儲器）的基本單元結構、讀寫時序和組織方式。重點闡述瞭如何通過地址譯碼邏輯來訪問存儲器中的特定單元，這是構建主存係統的基礎。 可編程邏輯器件（PLD）簡介： 介紹瞭可編程邏輯陣列（PLA）、可編程陣列邏輯（PAL）以及更先進的現場可編程門陣列（FPGA）的基本結構和編程概念。雖然不深入HDL（硬件描述語言）編程，但解釋瞭PLD如何實現邏輯功能的“重構性”，是現代數字係統實現的主流方式。 信號完整性與競爭冒險分析： 這是一個關鍵的實踐環節。詳細分析瞭在快速時鍾頻率下，信號綫上的延遲、串擾（Crosstalk）和毛刺（Glitch）現象。教授讀者如何使用時序分析來避免建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）違規，確保復雜同步係統的可靠運行。 本書特色： 從原理到應用的無縫銜接： 每一個抽象概念都緊密關聯具體的硬件實現和工程案例。 大量精美的電路圖與波形圖： 所有關鍵概念均配有手繪風格的示意圖，便於讀者進行可視化理解。 麵嚮實際的練習題： 每章末尾設有不同難度的習題，包括理論推導、真值錶分析和簡易電路圖繪製，鞏固學習效果。 本書適用於大學本科生的數字電子技術課程教材，是電子工程、計算機工程以及自動化專業學生構建堅實數字係統基礎的理想選擇。對於有一定基礎，希望係統迴顧和深入理解底層數字邏輯機理的專業人士，本書亦能提供極高的參考價值。通過本書的學習，讀者將能夠自信地閱讀和理解任何基於數字邏輯的係統架構圖。

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這本書簡直是軟件開發的救星！我最近在處理一個復雜的嵌入式項目，需要進行高速數據采集和控製，傳統的串口通信簡直讓我抓狂，延遲高得嚇人，數據吞吐量也上不去。正當我準備放棄的時候，發現瞭這本書。它對底層硬件接口的解析簡直細緻入微，從時序圖到寄存器級彆的操作，每一個細節都講解得清清楚楚。尤其是關於中斷驅動和DMA（直接內存訪問）在並行通信中的應用部分，作者不僅給齣瞭理論模型，還附帶瞭大量的實戰代碼示例。我跟著書裏的步驟一步步調試，最終成功地將數據傳輸速率提高瞭好幾倍，而且CPU占用率也大幅下降。這本書的價值在於它沒有停留在錶麵的API調用上，而是真正深入到瞭為什麼會這樣工作，以及如何根據不同的硬件平颱進行優化。對於任何需要極緻I/O性能的工程師來說，這本書無疑是案頭必備的寶典，它解決瞭我好幾個月來懸而未決的性能瓶頸問題。我強烈推薦給那些不滿足於“能用”而追求“高效”的開發者。

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這本書的編排結構非常嚴謹，邏輯鏈條清晰得像是精心設計的電路闆布局。我最初翻閱時，隻是想瞭解一下並行端口在現代係統中的殘留應用場景，沒想到卻被它對通信協議棧的深入剖析所吸引。作者顯然是一位經驗豐富的係統架構師，他對總綫仲裁、握手協議的描述，不僅僅是教科書式的定義，更融入瞭大量實際工程中遇到的陷阱與規避策略。例如，書中關於奇偶校驗與CRC校驗在不同噪聲環境下的適用性對比分析，讓我對數據完整性的理解提升到瞭一個新的高度。讀完關於硬件抽象層（HAL）設計的那幾章，我立刻迴去重構瞭我正在負責的一個模塊的驅動層代碼，那種豁然開朗的感覺，就像是原本模糊的電路圖突然被高分辨率掃描瞭一樣。這本書的敘事風格偏嚮於技術探討和深度分析，對於初學者可能需要一些耐心，但對於有一定基礎，渴望從“使用者”蛻變為“設計者”的工程師而言，它提供瞭極佳的思維框架和實戰參考。

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這本書的語言風格非常直接，帶著一種老派工程師特有的務實和精確。沒有過多花哨的修辭，每一句話都直奔主題。我最欣賞的是它對“時間敏感性”的討論。在實時係統中，時間就是一切。書中關於如何通過精確控製時鍾周期和等待狀態來確保數據捕獲的準確性，簡直是教科書級彆的範例。特彆是對比瞭基於軟件輪詢和基於硬件同步的兩種實現方式時，數據流圖的繪製清晰地展示瞭性能上的巨大差異。我曾經在一個需要微秒級精度的測量係統中束手無策，嘗試瞭各種軟件優化都收效甚微，直到我將書中關於“總綫鎖定與釋放策略”的章節應用到我的代碼中，問題迎刃而解。這本書提供的是一種解決問題的底層思維模式，它教會你如何用最少的資源、最精確的時機去完成任務。對於追求極緻效率的嵌入式開發者而言，這本書的價值遠超其定價。

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我必須承認，市麵上關於低級接口編程的書籍很多，但大多都流於泛泛而談，或者隻關注特定廠商的專有接口。然而，這本書的視角卻異常開闊和通用。它沒有被任何特定的硬件平颱束縛，而是專注於並行數據傳輸的本質——即如何高效、可靠地在兩個物理實體之間交換大量信息。書中對異步與同步通信模式的優劣勢分析，特彆是如何利用硬件特性來平衡延遲和吞吐量，提供瞭非常深刻的見解。我特彆欣賞作者在描述軟件實現時，總是能精準地指齣底層硬件是如何支持這些軟件操作的，這種軟硬結閤的講解方式極大地拓寬瞭我對操作係統調度與I/O子係統交互的理解。這本書讀起來不像一本純粹的技術手冊，更像是一位資深導師在手把手地為你揭示底層機製的奧秘。對於想要理解操作係統如何驅動外部設備，或者想設計高性能驅動程序的讀者來說，這本書的價值無可估量。

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這本書的深度令人印象深刻，它超越瞭通常認為的“過時技術”的範疇，展示瞭並行I/O原理在現代高性能計算領域依然具有生命力的原因。它不僅僅是關於如何“寫”代碼，更是關於如何“理解”物理層麵的信號完整性和電磁兼容性對軟件設計的影響。作者詳細闡述瞭如何通過軟件手段來補償物理綫路上的串擾和反射問題，這在高速數據鏈路設計中至關重要。閱讀過程中，我感覺自己仿佛在拆解一個復雜的設備，從最基本的電平高低，到復雜的協議握手，層層剝開，直到看到核心邏輯。對於希望深入理解計算機體係結構中I/O部分的讀者來說，這本書提供瞭一個絕佳的、不依賴於特定操作係統的學習路徑。它訓練的不是你的記憶力，而是你的分析能力和解決實際物理問題的能力。這是一部真正具有工程美學和實踐深度的作品。

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