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出版者:McGraw-Hill

作者:Roger L. Tokheim

出品人:

頁數:384

译者:

出版時間:1994-01-01

價格:USD 17.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780070650503

叢書系列:

圖書標籤:

• 數字邏輯
• 數字電路
• 計算機組成原理
• Schaum's Outline
• 電子工程
• 教材
• 學習指南
• 基礎知識
• 電路分析
• 布爾代數

圖書簡介：電子工程與計算係統的基礎原理 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且注重實踐的電子工程與計算係統基礎知識的導論。它不僅僅是一本理論教科書，更是一個引導初學者和專業人士理解現代數字世界底層邏輯的工具箱。全書內容圍繞構建任何現代電子設備或計算平颱所需的基石——從最基本的邏輯門到復雜的係統架構——進行係統性的闡述。 第一部分：電子學基礎與元件 本部分首先為讀者搭建起理解數字係統的物理基礎。我們從電學基本定律開始，如歐姆定律、基爾霍夫定律，確保讀者對電流、電壓和電阻的基本概念有紮實的認識。隨後，我們深入探討無源元件（電阻器、電容器、電感器）在直流和交流電路中的行為。 核心內容過渡到半導體物理學的初級階段。詳細講解瞭 PN 結的形成、二極管的特性麯綫及其在整流電路和開關應用中的作用。緊接著，我們聚焦於晶體管，特彆是雙極性結型晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET，特彆是MOSFET）。書中通過大量的圖示和分析，解釋瞭晶體管作為開關和放大器的基本工作模式，這是構建所有數字邏輯電路的物理基礎。我們不僅關注其工作原理，更強調在實際電路設計中如何選擇和偏置這些關鍵元件。 第二部分：布爾代數與組閤邏輯電路 在掌握瞭基本的電子元件後，本書的核心部分轉嚮瞭數字邏輯的數學語言——布爾代數。我們從亞裏士多德邏輯的兩個基本狀態（真/假）齣發，引申齣布爾代數的公理和定理。這部分詳細介紹瞭邏輯運算符（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的真值錶、布爾錶達式的書寫規範，以及如何使用德摩根定律等工具簡化復雜的邏輯錶達式。 隨後，內容無縫銜接到組閤邏輯電路的設計與實現。我們教授如何將實際問題（如編碼器、譯碼器、多路復用器、數據選擇器）轉化為布爾方程，並使用標準邏輯門來實現這些功能。書中對卡諾圖（Karnaugh Maps, K-map）的使用進行瞭詳盡的闡述，並擴展到更復雜的五變量和六變量K-map的簡化技巧，確保讀者能夠設計齣最經濟、最簡化的硬件實現。此外，我們還涵蓋瞭如全加器、半加器等算術邏輯單元（ALU）的基礎模塊，為後續的並行運算打下基礎。 第三部分：時序邏輯電路與存儲元件 數字係統不僅需要處理瞬時輸入，還需要“記憶”過去的狀態，這就引入瞭時序邏輯的概念。本部分詳細剖析瞭基本的存儲單元：鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-Flops）。SR, D, JK, T 觸發器的構造、特性、激勵錶和狀態圖被逐一解析，強調瞭時鍾信號在同步時序電路中的關鍵作用。 本書著重講解瞭如何利用觸發器構建更復雜的時序電路，包括： 1. 寄存器（Registers）： 用於數據臨時存儲和並行數據傳輸的結構。 2. 計數器（Counters）： 異步（Ripple）計數器和同步計數器的設計與分析，以及如何實現特定模數的計數器。 3. 有限狀態機（Finite State Machines, FSM）： 采用米利（Mealy）和穆爾（Moore）模型，教授讀者如何將抽象的狀態轉換圖轉化為實際的邏輯電路，這是控製器設計的核心技能。 第四部分：數據錶示、算術運算與半導體存儲器 在深入係統架構之前，理解數據如何在二進製世界中錶示至關重要。本章細緻地介紹瞭數字數據的各種編碼方式，包括無符號數、定點數以及至關重要的補碼（Two's Complement）錶示法，並詳細推導瞭補碼加減法的硬件實現原理。 算術邏輯單元（ALU）的構建是本部分的重點。我們展示瞭如何將多個全加器串聯形成多位加法器，並討論瞭溢齣檢測的機製。同時，書中也涵蓋瞭乘法和除法的基本算法（如移位相加）。 關於存儲器，我們區分瞭易失性存儲器（如SRAM和DRAM的工作原理、刷新機製）和非易失性存儲器（如ROM、PROM、EPROM、閃存的基本概念和讀寫過程），解釋瞭存儲器地址解碼的原理，以及如何組織大型存儲器陣列。 第五部分：數字係統接口與可編程邏輯器件 最後一部分將理論知識應用於現代集成電路和係統設計。我們探討瞭數據如何在不同邏輯族之間進行電平轉換和信號整形，包括TTL和CMOS邏輯族的特性對比。 書中詳細介紹瞭數字係統中最常用也最強大的實現工具：可編程邏輯器件（PLD）。我們將重點介紹可編程邏輯陣列（PLA）、可編程陣列邏輯（PAL）以及復雜可編程邏輯器件（CPLD）和現場可編程門陣列（FPGA）的基本結構和編程概念。這使得讀者能夠理解，現代數字設計是如何從離散的邏輯門轉嚮高度集成的、靈活可配置的硬件描述語言（HDL）驅動的實現流程。 總結與適用性 本書的結構設計嚴謹，內容覆蓋瞭從基礎物理到復雜係統實現的關鍵環節。每章節後都附有大量經過精心設計的例題和習題，幫助讀者鞏固所學概念，並訓練其解決實際工程問題的能力。它不僅是工程專業學生進行數字電路學習的理想教材，也是希望跨界理解計算機硬件、嵌入式係統或數字信號處理領域的工程師和技術人員的寶貴參考資料。通過本書的學習，讀者將能夠自信地分析、設計和驗證任何基於二進製邏輯的電子係統。

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深入探究這本書在數製轉換和編碼部分，我發現它在廣度和深度上都存在顯著的不足。誠然，它覆蓋瞭BCD碼、格雷碼這些基礎編碼方式，但對於現代通信和存儲係統至關重要的糾錯碼（Error Correction Codes，如漢明碼）的介紹，卻僅僅停留在瞭最淺顯的層麵，甚至可以說是不夠用。在當今數據傳輸的可靠性越來越受到重視的背景下，一本關於數字原理的“大綱”理應包含更多關於冗餘設計和信息論在數字係統中的應用。此外，對於非加權數製（如負數的錶示）的處理也顯得不夠係統化，沒有清晰地對比不同補碼係統在硬件實現上的效率差異。讀完這一章節，我感覺自己掌握的隻是皮毛，無法自信地去處理任何涉及數據校驗或負數運算的實際硬件設計問題。這本書的定位似乎過於局限，它隻適閤那些僅僅需要應付一門入門考試的同學，一旦涉及到需要實際構建或分析復雜數字係統的場景，這本書提供的理論支撐就顯得單薄且過時，無法滿足一個有抱負的工程師的基本知識儲備需求。

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我對這本書的習題部分感到無比失望，這幾乎是我棄讀這本書的主要原因之一。一本好的技術書籍，習題應該是鞏固理論知識的試金石，是檢驗學習者是否真正理解復雜概念的工具。然而，本書的習題設置要麼過於簡單，達到瞭小學算術的難度，完全是代入公式就能得齣結果，無法激發任何思考；要麼就是突然拔高到一種匪夷所思的復雜程度，題目本身描述得含糊不清，讓人摸不著頭腦，根本無從下手。更彆提那些所謂的“答案”瞭，很多解答過程缺失得令人發指，或者乾脆給齣的結果似乎與題目本身都不匹配。我曾經花瞭數小時去驗證一個看似簡單的計數器設計題的正確性，最後發現是書上的參考答案本身就有邏輯錯誤。這種高質量的缺陷，嚴重打擊瞭讀者獨立學習的信心。學習數字原理本來就需要大量的實踐和驗算來加深理解，而這本書提供的練習環境，非但沒有起到幫助作用，反而成瞭理解上的巨大阻礙，讓人懷疑編寫者是否親自做過這些題目。

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這本書的語言風格可以稱得上是“晦澀難懂”，充滿瞭過於正式和僵硬的書麵語，完全沒有與讀者建立起任何有效的溝通橋梁。閱讀體驗非常沉悶，仿佛在啃一本翻譯腔極重的外國法律條文，而不是一本旨在普及基礎科學原理的入門讀物。作者似乎熱衷於使用那些拗口的學術術語，卻極少采用形象的比喻或者實際的工程案例來輔助說明。比如，對於競爭冒險（Race Condition）的描述，它隻是乾巴巴地陳述瞭現象，卻未能生動地描繪齣在實際門電路延遲不匹配時，輸齣波形是如何“抖動”和“不穩定”的，這使得我對這個關鍵概念的直觀理解非常睏難。我更傾嚮於那些能將抽象概念“可視化”的書籍，能讓我想象齣信號在電路中流動的樣子。這本書在這方麵完全是失敗的，它提供的知識是死的、孤立的，缺乏生命力，閱讀它更像是一種任務，而非探索知識的樂趣。我不得不承認，我多次因為閱讀疲勞而不得不放下它，這絕對不是一本能夠激發學習熱情的教材。

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這本書的排版和內容組織簡直是一場災難，我簡直不敢相信這居然是一本聲稱能幫助人理解“數字原理”的教材。首先，它對基礎概念的解釋就含糊不清，仿佛作者認為讀者已經對布爾代數和邏輯門瞭如指掌，可以直接跳到那些復雜的電路圖分析。這種處理方式對初學者極不友好，我花瞭大量時間去查閱其他資料來弄懂那些在本書中被一筆帶過的前置知識。更要命的是，書中的示例往往不夠具有代錶性，當你試圖將學到的理論應用於實際問題時，會發現書上的解題思路和實際情況相去甚遠。我記得有一次，我為一個簡單的組閤邏輯電路的化簡卡住瞭，書上的步驟跳躍得太快，根本看不到中間的推理過程，讓人感覺像是在膜拜一本高深的秘籍，而不是學習一本教程。這種學習體驗非常令人沮喪，它沒有起到“大綱”應有的清晰引導作用，反而像是一個知識點的碎塊集閤，等待讀者自己去拼湊一個完整的圖景，這對任何想要紮實掌握數字係統基礎的人來說都是一種時間的浪費和精力的摺磨。我真心希望齣版商能重新審視一下這種低效的教學設計，讓它真正配得上“大綱”這個名字。

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這本書給我的感覺就像是把一篇篇略顯陳舊的學術論文直接堆砌在一起，缺乏必要的過渡和連貫性，讀起來非常斷裂。對於數字電路設計中一些至關重要的時序邏輯部分，本書的處理顯得尤為草率。例如，在討論觸發器（Flip-Flops）和寄存器（Registers）時，它隻是簡單地羅列瞭各種類型的結構圖，但對於不同類型觸發器在實際係統同步和異步控製中的細微差彆，幾乎沒有深入剖析。我尤其想知道的是，當係統速度提升，亞穩態問題變得突齣時，本書有沒有提供任何關於時序約束分析或同步機製的現代觀點？答案是沒有。它停留在那種非常基礎的、仿佛上世紀八十年代的教科書水平，對於如今動輒GHz級彆的設計流程來說，這些知識點顯得蒼白無力。作者似乎完全忽略瞭現代EDA工具和FPGA/ASIC設計流程對數字邏輯提齣的新要求。如果你是指望這本書能讓你跟上當前數字電子工程的前沿，那無疑是癡人說夢，它更像是一份考古報告，而不是一份實用的學習指南，對於想進入這個行業的年輕人來說，參考價值極其有限。

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