Digital Design

Digital Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Elsevier Science Ltd
作者:Ashenden, Peter J.
出品人:
页数:600
译者:
出版时间:2007-9
价格:$ 118.65
装帧:Pap
isbn号码:9780123695284
丛书系列:
图书标签:
  • 数字设计
  • 计算机组成原理
  • 逻辑设计
  • 数字电路
  • Verilog
  • VHDL
  • FPGA
  • EDA
  • 计算机硬件
  • 电子工程
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具体描述

Digital Design: An Embedded Systems Approach Using VHDL provides a foundation in digital design for students in computer engineering, electrical engineering and computer science courses. It takes an up-to-date and modern approach of presenting digital logic design as an activity in a larger systems design context. Rather than focus on aspects of digital design that have little relevance in a realistic design context, this book concentrates on modern and evolving knowledge and design skills. Hardware description language (HDL)-based design and verification is emphasized--VHDL examples are used extensively throughout. By treating digital logic as part of embedded systems design, this book provides an understanding of the hardware needed in the analysis and design of systems comprising both hardware and software components. Includes a Web site with links to vendor tools, labs and tutorials. . Presents digital logic design as an activity in a larger systems design context. . Features extensive use of VHDL examples to demonstrate HDL (hardware description language) usage at the abstract behavioural level and register transfer level, as well as for low-level verification and verification environments. . Includes worked examples throughout to enhance the reader's understanding and retention of the material. . Companion Web site includes links to tools for FPGA design from Synplicity, Mentor Graphics, and Xilinx, VHDL source code for all the examples in the book, lecture slides, laboratory projects, and solutions to exercises.

《数字设计》这本书,与其说它是一本关于如何构建和优化数字系统的指南,不如说它是一次深入探索逻辑世界的旅程。它不会告诉你如何编写代码来实现某个特定功能,也不会教你如何组装一台计算机。相反,这本书将带领你走进数字逻辑的基石,让你理解那些构成现代电子设备骨架的基本原理。 想象一下,你面对的是一个复杂的迷宫,而这本书就是你的地图和指南针。它首先会介绍最基本的构建模块——逻辑门(Logic Gates)。你会了解到那些看似简单的“与”、“或”、“非”、“异或”等门电路,是如何通过物理世界的电子信号来执行逻辑运算的。我们会细致地剖析这些基本门电路的工作原理,它们的真值表,以及它们是如何由晶体管等微观元件构成的。这就像是学习字母表,掌握了它们,你才能开始书写更复杂的句子。 接着,这本书会引导你将这些基本的逻辑门组合起来,构建出更复杂的组合逻辑电路(Combinational Logic Circuits)。你会接触到诸如加法器(Adders)、减法器(Subtracters)、多路选择器(Multiplexers)和译码器(Decoders)等概念。我们会详细讲解这些电路的功能,它们是如何通过逻辑门的巧妙组合来实现特定算术或数据选择功能的。例如,你将理解一个完整的全加器是如何由多个半加器和逻辑门构成的,以及它如何一步一步地完成两个二进制数的加法。 但数字世界不仅仅是瞬时的响应,状态的记忆也是至关重要的。因此,本书的另一大重点将是时序逻辑电路(Sequential Logic Circuits)。我们会深入研究触发器(Flip-Flops)和锁存器(Latches)。这些是数字系统中存储信息的最基本单元。你会了解到它们是如何利用反馈机制来记住一个状态(0或1),以及如何根据时钟信号(Clock Signals)的到来来更新这个状态。从最简单的SR触发器到功能更强大的D触发器和JK触发器,我们会逐一解析它们的结构和工作时序,让你明白数据是如何在数字系统中被“记住”和“传递”的。 这些时序逻辑电路的组合,就构成了更复杂的时序逻辑电路,例如计数器(Counters)和移位寄存器(Shift Registers)。你会学习到如何设计一个可以精确计数的电路,它能够随着时钟脉冲的到来而递增或递减。同时,你也会理解移位寄存器是如何将数据一位一位地向左或向右移动的,这在数据串并转换等方面有着广泛的应用。 为了更有效地分析和设计这些电路,本书还会介绍一系列强大的工具和方法。我们会探讨如何使用状态机(State Machines),特别是有限状态机(Finite State Machines,FSM),来描述和实现复杂的时序逻辑功能。你将学习到如何绘制状态转移图(State Transition Diagrams)和状态表(State Tables),以及如何将这些图和表转化为实际的硬件电路。这就像是为复杂的系统绘制流程图,让整个设计过程变得清晰有条理。 此外,布尔代数(Boolean Algebra)的原理贯穿了整个数字设计的核心。我们会详细讲解布尔代数的基本定律和定理,以及如何利用它们来简化逻辑表达式,从而优化电路的设计,减少元件的使用,提高效率。你将学会如何运用卡诺图(Karnaugh Maps,K-maps)等图解方法来系统地寻找最优化的逻辑表达式,这是一种非常实用且强大的化简工具。 这本书还会触及一些更高级的概念,比如如何将一个复杂的数字系统分解成更小的、可管理的模块,并在此基础上进行层次化设计(Hierarchical Design)。我们还会简要介绍一些常用的硬件描述语言(Hardware Description Languages,HDL)的理念,比如Verilog或VHDL,它们是现代数字设计中不可或缺的工具,能够以文本的方式描述硬件电路的结构和行为,极大地提高了设计效率和可维护性。 总而言之,《数字设计》这本书提供了一个坚实的理论基础,让你能够理解和分析任何数字电路的运作方式。它关注的是“为什么”和“怎么样”——为什么这些基本逻辑门是必需的,以及如何通过组合它们来实现更复杂的计算和控制。它将为你打开一扇通往数字硬件世界的大门,让你领略逻辑的魅力,并为进一步深入学习数字系统设计、计算机体系结构、嵌入式系统等相关领域打下坚实的基础。这本书不会直接告诉你如何“做”,但它会让你深刻理解“如何才能做”。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我一直对计算机体系结构和数字逻辑之间的关系非常好奇。这本书在这方面提供了一个非常好的连接点。它深入浅出地讲解了如何从底层的逻辑门构建出更高级别的处理器组件,比如ALU、寄存器文件和控制单元。我尤其欣赏作者在讲解流水线技术时,用到了非常形象的比喻,将复杂的时序问题分解成可以管理的步骤。这本书让我对计算机的“心脏”有了更深刻的理解,也让我对未来的学习方向有了更清晰的认识。

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我一直认为,学习技术不仅仅是记住公式和规则,更重要的是理解背后的原理和思想。这本书在这方面做得非常出色。它在讲解每一个数字电路组件时,都会追溯其产生的历史背景和设计动机,以及它在整个数字设计生态系统中的作用。我感觉自己不是在学习一个孤立的技术,而是在了解一个庞大的、不断演进的数字设计世界。我对书中关于时钟域交叉(CDC)处理的章节印象尤为深刻,作者用清晰的逻辑和生动的图示,解释了这个在实际设计中常常被忽视却至关重要的问题,这让我受益匪浅。

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这本书最大的魅力在于它的实践导向性。它不仅仅停留在理论层面,而是大量地引入了实际的电路设计案例和相关的软件工具介绍。我尝试着跟着书中的例子,在仿真器里运行那些 Verilog 和 VHDL 代码,观察信号的变化,调试电路的行为。这种“动手做”的学习方式,让那些抽象的概念变得触手可及,也让我体会到了设计一个功能完整的数字电路所带来的成就感。我特别喜欢作者在讲解一个复杂的模块时,会拆解成多个小的、易于理解的部分,然后逐步构建起来,这种“分而治之”的思想对于解决复杂问题非常有启发。

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我一直对电子产品的内部是如何运作的感到着迷,尤其是在理解了最基础的逻辑门之后,那种“啊,原来是这样!”的顿悟感简直是无与伦比的。这本书就像是一个引路人,将那些抽象的电路图和二进制代码,转化成我可以理解的、逻辑清晰的知识体系。我尤其喜欢它在讲解基本概念时,会用很多现实世界的类比,比如将触发器比作一个记忆开关,把时序逻辑比作一段精心编排的舞蹈,这大大降低了理解门槛,也让学习过程变得更加生动有趣。

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我一直对 FPGA 的设计流程非常感兴趣,而这本书在这方面的内容简直是我的福音。它详细地介绍了如何使用硬件描述语言(HDL)来建模数字电路,以及如何将这些模型综合、映射到 FPGA 芯片上。我印象最深刻的是关于时序约束的部分,作者用非常直观的方式解释了时序违例的危害,以及如何通过调整代码和约束来优化时序。我花了很多时间去理解那些时序图,尝试着在脑海中模拟信号的传播路径,感觉自己真的离实际的硬件设计更近了一步。

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这本书的叙事方式非常独特,它不是那种枯燥的技术手册,更像是与一位经验丰富的设计师在进行一场深入的对话。作者在介绍每一个核心概念时,都会先抛出一个问题,引导读者去思考,然后层层递进地给出答案,并辅以大量的图示和代码示例。这种互动式的学习方式,让我感觉自己不再是被动地接收信息,而是主动地参与到知识的构建过程中。我反复阅读了关于状态机的章节,反复推敲了那些状态转移图,每一次都能从中发现新的理解角度。

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这本书的语言风格非常平实且精准,没有过多华丽的辞藻,却能将复杂的技术概念清晰地传达出来。每一句话都经过了深思熟虑,力求做到准确无误。我特别喜欢作者在解释一些概念时,会引用经典的文献和研究成果,这让我能够追溯到这些知识的源头,也更能理解其重要性。我花了很长时间去研究书中关于功耗和时序优化的章节,这些内容对于实际的芯片设计来说至关重要。这本书不仅仅是一本技术书籍,更是一部关于数字设计智慧的结晶。

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对于我这样一个刚刚接触数字设计的初学者来说,这本书的结构安排显得尤为重要。它从最基础的布尔代数和逻辑门开始,一步步深入到组合逻辑和时序逻辑,再到更复杂的微处理器架构。这种循序渐进的编排,确保了我不会被过多的信息 overwhelming,每一个章节的内容都建立在前一章节的基础上,形成了一个坚实的知识框架。我尤其感激作者在讲解复杂电路设计时,会提供多种不同的实现方案,并分析它们的优劣,这让我能够从不同的视角去审视同一个问题,培养了解决问题的多维度思维。

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这本书的封面设计就透着一股硬核科技感,金属质感的蓝紫色调,搭配上简洁却充满力量的字体,瞬间勾起了我对数字世界的好奇心。拿到手里,厚实的分量就暗示了其内容的深度和广度。翻开第一页,纸张的触感温润,印刷的清晰度也令人赞赏,这些细节上的用心,无疑为阅读体验加分不少。

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我是一名工程师,在工作中经常会遇到一些与数字设计相关的挑战。这本书就像是一本“武功秘籍”,为我提供了解决这些问题的宝贵思路和方法。我特别喜欢它在讲解异步 FIFO 的设计时,不仅给出了代码实现,还详细分析了其工作原理和潜在的风险,比如空写和满读问题。这本书的内容涵盖了从最基础的逻辑门到复杂的系统级设计,几乎覆盖了我工作中所能遇到的方方面面。每次遇到新的问题,我都会翻开这本书,往往能找到相关的章节,从中获得灵感和解决方案。

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