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出版者:Prentice hall india

作者:Morris Mano

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9788120320956

丛书系列:

图书标签:

• Digital Design
• Logic Design
• Computer Architecture
• Digital Circuits
• Electronics
• CD-ROM
• Third Edition
• Textbook
• Engineering
• Education

好的，这是一本关于数字系统设计基础的书籍简介，完全不涉及您提到的特定教材内容，并力求详实、自然。 --- 现代数字系统导论：从逻辑门到微处理器基础 一本深入浅出、全面覆盖数字电子学核心概念与现代实践的权威指南。 在信息技术飞速发展的今天，理解驱动计算机、通信设备和嵌入式系统的底层逻辑至关重要。本书旨在为电子工程、计算机科学和相关领域的学生及专业人士，提供一个从零开始构建坚实数字系统理论基础的综合平台。我们超越了单纯的布尔代数公式推导，着重于将理论知识与现代设计流程、实际应用紧密结合。 内容组织与核心侧重： 本书结构严谨，逻辑清晰，分为四大核心模块，引导读者逐步深入数字设计的复杂世界。 第一部分：基础逻辑与门级电路分析 本部分是构建数字系统理解的基石。我们从最基本的概念出发，系统地回顾和深化对数字信号、逻辑状态以及基本逻辑门（如 AND, OR, NOT, XOR 等）的认识。 关键主题包括： 布尔代数与简化技术： 详尽阐述了代数方法、卡诺图（Karnaugh Maps）以及更高级的 Quine-McCluskey 方法，重点在于如何有效地简化复杂逻辑表达式，实现成本和功耗的优化。我们强调了避免冗余逻辑在实际电路中的重要性。 组合逻辑电路设计： 深入分析了多路复用器（MUX）、译码器（Decoder）、编码器（Encoder）和加法器（Adder）等核心组合电路的原理和实现。特别针对快速加法器（如进位预测加法器）的设计原理进行了细致的剖析，解释了速度与复杂性之间的权衡。 逻辑器件的实现： 不仅讨论了传统的 TTL 和 CMOS 逻辑家族的特性，如扇出、传播延迟和功耗特性，还探讨了实际芯片数据手册的阅读方法，使读者能够将理论电路图转化为可操作的元器件级设计。 第二部分：时序逻辑与状态机设计 数字系统的“记忆”和“控制”能力源于时序电路。本部分着力于介绍如何引入时间维度，实现数据存储和有序操作。 核心内容聚焦于： 基本存储单元： 从基本的锁存器（Latch）到同步的 D 触发器、JK 触发器和 T 触发器，详细解释了它们的工作机制、时序约束（建立时间 $t_{setup}$ 和保持时间 $t_{hold}$）以及如何避免竞争冒险（Metastability）问题。 寄存器与计数器： 讲解了如何使用触发器构建数据寄存器、移位寄存器（用于数据并行/串行转换）以及同步和异步计数器。对于环形计数器和约翰逊计数器等特定应用场景下的设计进行了专门讨论。 有限状态机（FSM）理论： 这是数字控制系统的核心。本书采用 Mealy 和 Moore 模型进行对比教学，通过实际案例（如交通灯控制器、序列检测器）演示状态图到真值表，再到逻辑电路的完整设计流程。同时，详细探讨了状态编码的选择（如独热编码与二进制编码）对电路规模和速度的影响。 第三部分：中等规模集成电路（MSI/LSI）与数据处理 本部分将视角从基本门电路提升至更复杂的系统模块，这些模块是构建微处理器的基础构件。 重点探索领域包括： 算术逻辑单元（ALU）的构建： 如何组合加法器、逻辑门和多路复用器来设计一个功能完备、支持多操作的 ALU 核心。深入探讨了定点数和补码表示法在运算中的实际应用。 存储器组织与接口： 区分了静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的内部结构和读写时序要求。讲解了内存地址解码、数据总线宽度扩展等实际内存系统设计问题。 总线结构与仲裁： 介绍在多设备系统中，如何设计可靠的数据传输协议，包括简单的三态缓冲器使用，以及基本的总线仲裁机制（如轮询和链式仲裁），确保系统的数据完整性。 第四部分：硬件描述语言（HDL）与现代设计流程 认识到现代电子设计已高度依赖自动化工具，本书将传统理论与主流的硬件描述语言（如 VHDL 或 Verilog 的核心概念）相结合，展示如何将设计意图转化为可综合的代码。 本部分提供了实践指导： HDL 基础语法与结构： 介绍 HDL 中描述组合逻辑和时序逻辑的不同方式，并强调区分“行为级描述”和“结构级描述”的重要性。 综合与仿真： 解释了逻辑综合（Synthesis）工具如何将 HDL 代码映射到目标工艺库（如 FPGA 或 ASIC 单元）的过程。同时，强调了使用仿真工具验证设计功能和时序的不可或缺性。 可编程逻辑器件概览： 简要介绍了现场可编程门阵列（FPGA）的基本结构（查找表 LUT、布线资源），使读者理解 HDL 代码最终是如何在物理硬件上实现的。 本书的独特优势： 本书的编写风格注重直观性与严谨性的平衡。每一个新的概念都配有清晰的示意图、具体的数学推导和至少一个实际的电路示例。我们致力于培养读者“设计思维”，而非仅仅是“计算能力”，确保学习者不仅知道“如何做”，更明白“为什么这样做”。通过本书的学习，读者将能够自信地应对从基础电路调试到复杂嵌入式系统核心模块设计的一切挑战。

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