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出版者:

作者:王琳艷

出品人:

頁數:144

译者:

出版時間:2008-2

價格:18.00元

裝幀:

isbn號碼:9787560943954

叢書系列:

圖書標籤:

• C語言
• 程序設計
• 實訓
• 教程
• 編程入門
• 計算機基礎
• 高等教育
• 教材
• 實踐教學
• 代碼示例

《數字邏輯與電路設計：從基礎到實踐》 本書旨在為讀者構建一個全麵、深入且高度實用的數字邏輯與電路設計知識體係。它不僅僅是一本理論教材，更是一本引導讀者從零開始，掌握現代電子係統設計核心技能的實踐指南。 第一部分：數字係統的基石——布爾代數與邏輯門 本部分將讀者帶入數字世界的基礎殿堂。我們從最核心的數學工具——布爾代數開始，詳盡闡述其公理、定理及其在邏輯化簡中的應用。通過大量的實例，讀者將學會如何用最簡潔的數學錶達式來描述復雜的邏輯功能。 隨後，本書詳細剖析瞭構成所有數字電路的“磚塊”——基本邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）。我們將深入探討這些器件的物理實現基礎（如MOSFET的工作原理簡介，但不涉及深奧的半導體物理），重點放在其邏輯功能、真值錶和時序特性上。 重點章節在於邏輯函數的化簡。我們將係統介紹兩種至關重要的化簡工具： 1. 卡諾圖（Karnaugh Map, K-Map）：提供瞭一種直觀的、圖形化的方法來處理多達五變量的邏輯錶達式的最小化。本書將通過大量的“圈圖”實例，教授讀者如何快速識彆冗餘項並推導齣最簡“與或”錶達式。 2. Quine-McCluskey (QM) 方法：對於六變量及以上，或者涉及非標準“異或”結構的復雜函數，QM方法提供瞭係統化、算法化的求解路徑。我們將詳細講解如何構建伴隨錶、尋找素蘊含式和最小項覆蓋，確保讀者能夠處理理論和工程中的所有復雜情況。 第二部分：組閤邏輯電路的設計與應用 在掌握瞭基本邏輯操作後，本部分專注於構建執行特定功能的復雜電路。我們不再滿足於簡單的門電路，而是轉嚮標準組閤邏輯芯片的應用。 譯碼器、編碼器與多路復用器/解復用器是本部分的核心內容。我們不僅會介紹74係列標準芯片（如74LS138, 74LS148等）的引腳定義和功能，更重要的是，會展示如何利用它們來構建更復雜的邏輯功能，例如，用多級譯碼器實現大容量地址譯碼電路。 加法器與算術邏輯單元（ALU）的構建是本部分的高潮。從半加器、全加器開始，逐步擴展到串行加法器、並行查找錶（Ripple Carry Adder, RCA）和更快的先行進位加法器（Carry Lookahead Adder, CLA）的設計原理。讀者將親手設計一個簡易的四位ALU，使其具備加、減、與、或等多種運算能力，理解算術運算在數字係統中的底層實現。 此外，可編程邏輯器件（PLD）基礎也將在此引入。我們將簡要介紹PROM, PLA和PAL的結構區彆，並演示如何利用這些器件替代大量的離散邏輯門，實現設計的高度集成化和靈活性。 第三部分：時序邏輯電路——記憶與狀態的引入 數字係統之所以強大，在於其能夠“記憶”信息並根據時間順序進行狀態轉換。本部分聚焦於時序邏輯電路，這是構建微處理器、計數器和存儲器的關鍵。 我們首先深入探討鎖存器與觸發器（Latches and Flip-Flops）。從基本的SR鎖存器（及其帶來的“競爭冒險”問題）開始，詳細解析D觸發器、JK觸發器和T觸發器的結構、特性和主要區彆。特彆強調主從結構和邊沿觸發的概念，這是理解同步電路的關鍵。 時序電路分析與設計是本部分的重點。讀者將學習如何繪製和分析狀態圖和狀態錶，這是描述係統行為的標準工具。隨後，我們將係統地介紹有限狀態機（FSM）的設計流程，包括： 1. 狀態分配（State Assignment）：如何用最少的觸發器來錶示所需的狀態（例如，使用格雷碼或獨熱碼）。 2. 激勵方程和輸齣方程的推導。 3. 基於Mealy模型和Moore模型的實際電路實現。 計數器與寄存器作為時序電路的典型應用，將被詳盡分析。我們不僅會講解異步（Ripple）計數器和同步計數器的結構差異，還會教授如何設計任意模N計數器，以及利用移位寄存器實現數據並行/串行轉換和僞隨機數生成器（LFSR）。 第四部分：同步係統的高級議題與實踐工具 在掌握瞭基本單元後，本部分將討論確保大型同步係統穩定運行的關鍵技術，並引入現代EDA工具的實踐視角。 時序約束與競爭冒險（Hazards）：數字電路的實際運行速度並非無限快。我們將探討信號延遲對電路穩定性的影響，區分靜態冒險和動態冒險，並學習如何使用冗餘邏輯或特定的門結構來消除這些潛在的錯誤源。 存儲器的組織與接口：本章將概述SRAM和DRAM的基本工作原理，重點放在如何通過地址譯碼和控製信號，將存儲芯片組織成大型的內存陣列，以及簡單的存儲器接口時序要求。 硬件描述語言（HDL）簡介與初步實踐：為瞭與現代電子工程實踐接軌，本書最後將提供一個入門級的VHDL/Verilog介紹。我們將用HDL語言重新描述前麵章節的組閤邏輯（如加法器）和時序邏輯（如D觸發器和計數器）。通過簡單的原理圖輸入與行為級建模的對比，讀者將體會到HDL在描述復雜並行係統時的強大優勢，為後續的FPGA或ASIC設計打下堅實的基礎。 貫穿全書的實踐要素： 工程實例穿插： 每一章節都配有詳細的電路圖和設計案例，例如交通信號燈控製器、簡易計算器顯示驅動等。 仿真驗證引導： 盡管本書側重理論和基礎，但在關鍵章節後，會提供使用麵包闆或主流仿真軟件（如Logisim或更專業的SPICE/ModelSim基礎）進行驗證的指導思路，強調理論設計與實際實現之間的聯係。 本書的目標是培養讀者一種係統的、自頂嚮下和自底嚮上相結閤的數字係統思維模式，使其能夠自信地應對從邏輯門級到簡單控製器級的電路設計挑戰。

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我對編程語言的學習，總覺得光看理論是空中樓閣，一定要多動手、多踩坑纔能有所長進。這本書的標題裏帶著“實訓”二字，這正是我選擇它的主要原因。我翻到中間部分，發現它不僅僅是羅列瞭一堆習題，而是設計瞭許多貼近實際工程場景的小項目或者模塊化的練習。比如，它可能不是簡單地讓你寫個計算器，而是讓你去實現一個小型的數據緩衝區管理，這一下子就把理論知識和實際的內存分配、錯誤處理聯係起來瞭。這種“做中學”的理念，纔是最高效的學習方法。很多大學教材的實驗指導書，往往是冷冰冰的指令堆砌，寫完交上去就完瞭事，對知識的內化幫助有限。但這本書的“實訓”部分，我感覺更像是一個導師在旁邊引導你思考，它會提示你可能遇到的陷阱，並提供調試思路，而不是直接給齣標準答案。這種引導式的訓練，能極大提升獨立解決問題的能力，這對於未來從事任何軟件開發工作都是至關重要的第一課。

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這本書的封麵設計挺吸引人的，配色沉穩又不失活力，那種理工科書籍特有的嚴謹感撲麵而來。我拿到手的時候，首先關注的就是它的目錄結構，看這安排，明顯是下瞭不少功夫的，從最基礎的變量、數據類型開始，一步步深入到指針、結構體，再到文件操作和一些高級話題。我特彆欣賞它那種“循序漸進”的思路，不是那種上來就堆砌概念的教材。感覺作者非常理解初學者在麵對C語言時那種“指針恐懼癥”，所以對指針的講解，我粗略翻看瞭一下，似乎用瞭不少篇幅去打地基，力求讓讀者真正理解內存是如何運作的，而不是單純地背誦語法。而且，從排版上看，代碼示例的字體和間距都非常舒服，閱讀起來不費勁，這對於長時間對著屏幕敲代碼的我們來說，簡直是福音。很多教材的代碼塊排得密密麻麻的，看著就頭大，但這本的處理方式，讓人感覺作者是真正站在讀者的角度去思考閱讀體驗的，細節處見真章啊。我對這種注重實踐基礎的講解方式抱有很高的期待，希望它能真正幫我把C語言這門“內功”練紮實。

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作為一本工具書，它的參考價值也是我衡量的重要標準之一。我注意到，這本書在介紹完核心概念後，往往會有一個“高級應用與擴展”的小節，或者在附錄部分提供瞭常用標準庫函數的速查錶。這對我這種需要經常查閱細節的人來說非常方便。舉個例子，光是標準輸入輸齣函數的不同用法就有好幾種，書裏能把`printf`/`scanf`係列、`fgets`/`fputs`係列的適用場景和注意事項都梳理得井井有條，就省去瞭我頻繁在網上搜索零散文檔的時間。而且，對於一些在實際工作中經常被誤用的特性，比如`volatile`關鍵字的含義，它似乎也做瞭專門的闡述，而不是一筆帶過。這意味著這本書不僅僅能用於學習的初期階段，在後續的工作和進階學習中，它依然可以作為一本可靠的參考手冊擺在案頭，而不是用完一次就束之高閣的“一次性”教材。

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這本書的整體設計體現瞭一種對“代碼質量”的重視，這在C語言學習中尤為關鍵。很多C語言教程隻關注“讓代碼跑起來”，但這本書似乎更強調“寫齣健壯、可讀的代碼”。在講解循環和流程控製時，它不隻是教你如何使用`for`和`while`，可能還會探討什麼時候應該用`goto`（盡管不推薦，但會解釋其原理）或者如何使用結構化編程來避免代碼邏輯的混亂。我發現它在錯誤處理這一塊的篇幅也相對較重，比如如何檢查函數返迴值，如何使用`errno`，以及如何進行基本的資源清理。這是一種非常負責任的教學態度，因為它培養的是工程師的思維，而不是“碼農”的習慣。畢竟，C語言直接麵嚮內存和係統，一點小小的疏忽都可能導緻災難性的後果，所以這種從一開始就植入的“安全意識”和“規範意識”，其價值是無法用頁數來衡量的。

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這套書的語言風格，可以說是非常“實在”，沒什麼華麗的辭藻去渲染C語言有多麼高深莫測，更多的是一種平實的、帶著點工程師氣質的描述。作者在解釋復雜概念時，經常會穿插一些“過來人的經驗之談”，比如在講到宏定義和預處理時，他可能就會提醒讀者“小心宏的副作用，這會讓你在調試時抓狂”。這種略帶幽默感的提醒，比那些教科書式的警告要有效得多，因為它讓你感同身受，知道這些“坑”在哪裏。我喜歡這種直接瞭當的交流方式，它拉近瞭作者與讀者之間的距離。此外，這本書在涉及到一些底層細節，比如函數調用棧的幀結構，或者內存對齊的問題時，並沒有含糊帶過，而是用清晰的圖示或僞代碼進行瞭深入剖析。這錶明作者對C語言的理解是非常透徹的，他敢於觸及那些讓初學者望而卻步的核心機製，而不是僅僅停留在API的層麵。

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