计算机组成与结构 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:王爱英

出品人:

页数:483

译者:

出版时间:1998-09-01

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787302017882

丛书系列:清华大学计算机系列教材

图书标签:

• 计算机组成原理
• 计算机体系结构
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 计算机硬件
• 存储系统
• CPU
• 输入输出
• 流水线
• 并行处理

《数字电路与逻辑设计原理》 内容简介 本书旨在为初学者和希望系统性夯实基础的工程技术人员，提供一套全面、深入且富于实践指导的数字电路与逻辑设计入门教程。我们深知，理解数字系统的基石——逻辑门、组合电路和时序电路的工作原理，是迈向更高级别电子工程和计算机科学领域不可或缺的第一步。本书严格遵循从基本概念到复杂系统设计的循序渐进原则，力求内容严谨、阐述清晰，并注重理论与实际应用的紧密结合。 全书结构围绕数字系统的“输入-处理-存储-输出”核心流程展开，共分为七大部分，力求覆盖数字逻辑设计中的所有关键知识点。 第一部分：基础概念与数制系统 本部分首先引入数字系统的基本概念，界定模拟信号与数字信号的区别与联系，明确二进制在现代电子系统中的核心地位。我们将详细讲解二进制、八进制、十六进制之间的相互转换方法，并深入探讨补码、原码和反码等有符号数表示法，解析它们在计算机内部进行算术运算时的优势与局限性。此外，还会介绍逻辑代数的基础公理和基本定理，为后续的逻辑化简奠定坚实的数学基础。 第二部分：布尔代数与逻辑运算 本部分是全书的核心理论基石。详细阐述布尔代数（Boolean Algebra）的运算规则、德摩根定理（De Morgan’s Theorems）的应用，以及如何运用这些代数工具来描述和简化数字逻辑功能。我们将系统介绍基本逻辑门（与、或、非、异或、同或）的物理实现原理（基于CMOS技术）和真值表，并引导读者掌握使用布尔表达式直接推导出电路结构的方法。 第三部分：逻辑函数的化简 逻辑电路的效率高度依赖于其复杂程度。本部分专注于如何用最少的器件实现特定的逻辑功能。我们将详细教授卡诺图（Karnaugh Maps, K-Map）的绘制、分组和化简技巧，覆盖从二变量到五变量的各种情况，并重点讲解如何识别和处理“无关项”。对于更复杂的函数，本书会引入Quine-McCluskey（QM）方法，提供一套严谨的代数化简流程，帮助读者理解大型系统设计中的优化策略。 第四部分：组合逻辑电路设计 组合逻辑电路的特点是输出仅依赖于当前的输入信号，不含记忆功能。本部分将组合逻辑的理论知识应用于实际应用场景。内容涵盖： 1. 标准组合电路模块：详细分析和实现编码器（Encoders）、译码器（Decoders）、数据选择器（Multiplexers, MUX）和数据分配器（Demultiplexers, DEMUX）的功能、特性及其在数据路由中的作用。 2. 算术逻辑单元（ALU）基础：深入讲解半加器（Half Adder）和全加器（Full Adder）的设计，并扩展至串行和并行加法器的构建，理解带符号数加减运算的实现原理。 3. 比较器与奇偶校验器：介绍如何设计用于比较两个二进制数的电路，以及在数据传输中实现错误检测的奇偶校验电路。 第五部分：时序逻辑电路设计 与组合逻辑不同，时序逻辑电路的输出不仅依赖于当前输入，还依赖于电路的先前状态，即具有“记忆”功能。本部分着重于存储单元和反馈回路的构建。 1. 基本存储元件：详细剖析锁存器（Latches）（如SR锁存器）的工作机制，并重点介绍在同步电路中至关重要的触发器（Flip-Flops），包括RS, D, JK, 和T触发器，分析它们的特性表、激励表以及时序图的绘制。 2. 同步时序电路：讲解如何利用时钟信号对电路进行同步控制。内容包括寄存器（Registers）的设计（如移位寄存器），以及不同工作模式下的计数器（Counters）设计，包括异步（Ripple）计数器和同步计数器的设计与分析。 3. 有限状态机（FSM）：本书将FSM的分析和综合作为时序电路设计的核心方法。我们采用米里（Mealy）模型和穆尔（Moore）模型，系统介绍状态图、状态表到电路实现的完整设计流程，并探讨状态简化技术，以实现更优化的时序电路。 第六部分：半导体器件与逻辑系列 为了让读者了解逻辑门的物理实体，本部分将简要介绍驱动数字电路的半导体器件基础，重点关注BJT和MOSFET的基本结构。随后，我们将对主流的集成电路逻辑系列进行对比分析，包括TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）的电气特性（如扇出数、噪声容限、功耗），指导读者在实际应用中选择合适的逻辑系列。 第七部分：可编程逻辑器件简介 在现代电子设计中，通用器件正在被高度灵活的可编程逻辑器件（PLD）所取代。本部分将作为向更先进技术过渡的桥梁，介绍可编程只读存储器（PROM）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）的基本结构和工作原理，阐述如何使用硬件描述语言（HDL）对逻辑功能进行抽象描述和综合。 本书特点： 注重底层机制：深入讲解补码运算、锁存器对脉冲的敏感性等易混淆的底层细节。 大量实例与习题：每章后附有精心设计的例题和覆盖所有知识点的综合练习题，便于读者自我检验和加深理解。 工程化视角：强调设计中的约束条件，如时序要求（建立时间、保持时间）、功耗和成本的平衡。 本书适合作为高等院校电子工程、计算机工程、自动化专业本科生“数字电子技术”或“数字逻辑设计”课程的教材或参考书，也适合相关领域工程师进行系统性的知识回顾与深化。通过本书的学习，读者将能够独立完成从逻辑需求分析到具体数字电路实现的全过程。

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