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出版者:

作者:王琳艳

出品人:

页数:144

译者:

出版时间:2008-2

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787560943954

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• 程序设计
• 实训
• 教程
• 编程入门
• 计算机基础
• 高等教育
• 教材
• 实践教学
• 代码示例

《数字逻辑与电路设计：从基础到实践》 本书旨在为读者构建一个全面、深入且高度实用的数字逻辑与电路设计知识体系。它不仅仅是一本理论教材，更是一本引导读者从零开始，掌握现代电子系统设计核心技能的实践指南。 第一部分：数字系统的基石——布尔代数与逻辑门 本部分将读者带入数字世界的基础殿堂。我们从最核心的数学工具——布尔代数开始，详尽阐述其公理、定理及其在逻辑化简中的应用。通过大量的实例，读者将学会如何用最简洁的数学表达式来描述复杂的逻辑功能。 随后，本书详细剖析了构成所有数字电路的“砖块”——基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）。我们将深入探讨这些器件的物理实现基础（如MOSFET的工作原理简介，但不涉及深奥的半导体物理），重点放在其逻辑功能、真值表和时序特性上。 重点章节在于逻辑函数的化简。我们将系统介绍两种至关重要的化简工具： 1. 卡诺图（Karnaugh Map, K-Map）：提供了一种直观的、图形化的方法来处理多达五变量的逻辑表达式的最小化。本书将通过大量的“圈图”实例，教授读者如何快速识别冗余项并推导出最简“与或”表达式。 2. Quine-McCluskey (QM) 方法：对于六变量及以上，或者涉及非标准“异或”结构的复杂函数，QM方法提供了系统化、算法化的求解路径。我们将详细讲解如何构建伴随表、寻找素蕴含式和最小项覆盖，确保读者能够处理理论和工程中的所有复杂情况。 第二部分：组合逻辑电路的设计与应用 在掌握了基本逻辑操作后，本部分专注于构建执行特定功能的复杂电路。我们不再满足于简单的门电路，而是转向标准组合逻辑芯片的应用。 译码器、编码器与多路复用器/解复用器是本部分的核心内容。我们不仅会介绍74系列标准芯片（如74LS138, 74LS148等）的引脚定义和功能，更重要的是，会展示如何利用它们来构建更复杂的逻辑功能，例如，用多级译码器实现大容量地址译码电路。 加法器与算术逻辑单元（ALU）的构建是本部分的高潮。从半加器、全加器开始，逐步扩展到串行加法器、并行查找表（Ripple Carry Adder, RCA）和更快的先行进位加法器（Carry Lookahead Adder, CLA）的设计原理。读者将亲手设计一个简易的四位ALU，使其具备加、减、与、或等多种运算能力，理解算术运算在数字系统中的底层实现。 此外，可编程逻辑器件（PLD）基础也将在此引入。我们将简要介绍PROM, PLA和PAL的结构区别，并演示如何利用这些器件替代大量的离散逻辑门，实现设计的高度集成化和灵活性。 第三部分：时序逻辑电路——记忆与状态的引入 数字系统之所以强大，在于其能够“记忆”信息并根据时间顺序进行状态转换。本部分聚焦于时序逻辑电路，这是构建微处理器、计数器和存储器的关键。 我们首先深入探讨锁存器与触发器（Latches and Flip-Flops）。从基本的SR锁存器（及其带来的“竞争冒险”问题）开始，详细解析D触发器、JK触发器和T触发器的结构、特性和主要区别。特别强调主从结构和边沿触发的概念，这是理解同步电路的关键。 时序电路分析与设计是本部分的重点。读者将学习如何绘制和分析状态图和状态表，这是描述系统行为的标准工具。随后，我们将系统地介绍有限状态机（FSM）的设计流程，包括： 1. 状态分配（State Assignment）：如何用最少的触发器来表示所需的状态（例如，使用格雷码或独热码）。 2. 激励方程和输出方程的推导。 3. 基于Mealy模型和Moore模型的实际电路实现。 计数器与寄存器作为时序电路的典型应用，将被详尽分析。我们不仅会讲解异步（Ripple）计数器和同步计数器的结构差异，还会教授如何设计任意模N计数器，以及利用移位寄存器实现数据并行/串行转换和伪随机数生成器（LFSR）。 第四部分：同步系统的高级议题与实践工具 在掌握了基本单元后，本部分将讨论确保大型同步系统稳定运行的关键技术，并引入现代EDA工具的实践视角。 时序约束与竞争冒险（Hazards）：数字电路的实际运行速度并非无限快。我们将探讨信号延迟对电路稳定性的影响，区分静态冒险和动态冒险，并学习如何使用冗余逻辑或特定的门结构来消除这些潜在的错误源。 存储器的组织与接口：本章将概述SRAM和DRAM的基本工作原理，重点放在如何通过地址译码和控制信号，将存储芯片组织成大型的内存阵列，以及简单的存储器接口时序要求。 硬件描述语言（HDL）简介与初步实践：为了与现代电子工程实践接轨，本书最后将提供一个入门级的VHDL/Verilog介绍。我们将用HDL语言重新描述前面章节的组合逻辑（如加法器）和时序逻辑（如D触发器和计数器）。通过简单的原理图输入与行为级建模的对比，读者将体会到HDL在描述复杂并行系统时的强大优势，为后续的FPGA或ASIC设计打下坚实的基础。 贯穿全书的实践要素： 工程实例穿插： 每一章节都配有详细的电路图和设计案例，例如交通信号灯控制器、简易计算器显示驱动等。 仿真验证引导： 尽管本书侧重理论和基础，但在关键章节后，会提供使用面包板或主流仿真软件（如Logisim或更专业的SPICE/ModelSim基础）进行验证的指导思路，强调理论设计与实际实现之间的联系。 本书的目标是培养读者一种系统的、自顶向下和自底向上相结合的数字系统思维模式，使其能够自信地应对从逻辑门级到简单控制器级的电路设计挑战。

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这本书的封面设计挺吸引人的，配色沉稳又不失活力，那种理工科书籍特有的严谨感扑面而来。我拿到手的时候，首先关注的就是它的目录结构，看这安排，明显是下了不少功夫的，从最基础的变量、数据类型开始，一步步深入到指针、结构体，再到文件操作和一些高级话题。我特别欣赏它那种“循序渐进”的思路，不是那种上来就堆砌概念的教材。感觉作者非常理解初学者在面对C语言时那种“指针恐惧症”，所以对指针的讲解，我粗略翻看了一下，似乎用了不少篇幅去打地基，力求让读者真正理解内存是如何运作的，而不是单纯地背诵语法。而且，从排版上看，代码示例的字体和间距都非常舒服，阅读起来不费劲，这对于长时间对着屏幕敲代码的我们来说，简直是福音。很多教材的代码块排得密密麻麻的，看着就头大，但这本的处理方式，让人感觉作者是真正站在读者的角度去思考阅读体验的，细节处见真章啊。我对这种注重实践基础的讲解方式抱有很高的期待，希望它能真正帮我把C语言这门“内功”练扎实。

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作为一本工具书，它的参考价值也是我衡量的重要标准之一。我注意到，这本书在介绍完核心概念后，往往会有一个“高级应用与扩展”的小节，或者在附录部分提供了常用标准库函数的速查表。这对我这种需要经常查阅细节的人来说非常方便。举个例子，光是标准输入输出函数的不同用法就有好几种，书里能把`printf`/`scanf`系列、`fgets`/`fputs`系列的适用场景和注意事项都梳理得井井有条，就省去了我频繁在网上搜索零散文档的时间。而且，对于一些在实际工作中经常被误用的特性，比如`volatile`关键字的含义，它似乎也做了专门的阐述，而不是一笔带过。这意味着这本书不仅仅能用于学习的初期阶段，在后续的工作和进阶学习中，它依然可以作为一本可靠的参考手册摆在案头，而不是用完一次就束之高阁的“一次性”教材。

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这套书的语言风格，可以说是非常“实在”，没什么华丽的辞藻去渲染C语言有多么高深莫测，更多的是一种平实的、带着点工程师气质的描述。作者在解释复杂概念时，经常会穿插一些“过来人的经验之谈”，比如在讲到宏定义和预处理时，他可能就会提醒读者“小心宏的副作用，这会让你在调试时抓狂”。这种略带幽默感的提醒，比那些教科书式的警告要有效得多，因为它让你感同身受，知道这些“坑”在哪里。我喜欢这种直接了当的交流方式，它拉近了作者与读者之间的距离。此外，这本书在涉及到一些底层细节，比如函数调用栈的帧结构，或者内存对齐的问题时，并没有含糊带过，而是用清晰的图示或伪代码进行了深入剖析。这表明作者对C语言的理解是非常透彻的，他敢于触及那些让初学者望而却步的核心机制，而不是仅仅停留在API的层面。

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这本书的整体设计体现了一种对“代码质量”的重视，这在C语言学习中尤为关键。很多C语言教程只关注“让代码跑起来”，但这本书似乎更强调“写出健壮、可读的代码”。在讲解循环和流程控制时，它不只是教你如何使用`for`和`while`，可能还会探讨什么时候应该用`goto`（尽管不推荐，但会解释其原理）或者如何使用结构化编程来避免代码逻辑的混乱。我发现它在错误处理这一块的篇幅也相对较重，比如如何检查函数返回值，如何使用`errno`，以及如何进行基本的资源清理。这是一种非常负责任的教学态度，因为它培养的是工程师的思维，而不是“码农”的习惯。毕竟，C语言直接面向内存和系统，一点小小的疏忽都可能导致灾难性的后果，所以这种从一开始就植入的“安全意识”和“规范意识”，其价值是无法用页数来衡量的。

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我对编程语言的学习，总觉得光看理论是空中楼阁，一定要多动手、多踩坑才能有所长进。这本书的标题里带着“实训”二字，这正是我选择它的主要原因。我翻到中间部分，发现它不仅仅是罗列了一堆习题，而是设计了许多贴近实际工程场景的小项目或者模块化的练习。比如，它可能不是简单地让你写个计算器，而是让你去实现一个小型的数据缓冲区管理，这一下子就把理论知识和实际的内存分配、错误处理联系起来了。这种“做中学”的理念，才是最高效的学习方法。很多大学教材的实验指导书，往往是冷冰冰的指令堆砌，写完交上去就完了事，对知识的内化帮助有限。但这本书的“实训”部分，我感觉更像是一个导师在旁边引导你思考，它会提示你可能遇到的陷阱，并提供调试思路，而不是直接给出标准答案。这种引导式的训练，能极大提升独立解决问题的能力，这对于未来从事任何软件开发工作都是至关重要的第一课。

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