9787563513468 新编数字逻辑电路 北京邮电大学出版社有限公司 江国强 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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江国强 著

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• 江国强
• 9787563513468

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出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563513468

商品编码：29564829816

包装：平装

出版时间：2006-12-01

基本信息

书名：新编数字逻辑电路

定价：28.00元

作者：江国强

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2006-12-01

ISBN：9787563513468

字数：

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版次：1

装帧：平装

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商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是按照*的数字电路设计技术编写的，书中把传统的以卡诺图为逻辑化简手段和相应的设计技术等方面内容删除，而以硬件描述语言（HDL）的设计技术代之。书中列举了大量的基于HDL的门电路、触发器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器和数字系统设计的实例，供读者参考。每个设计实例都经过了电子设计自动化（EDA）软件的编译和仿真，确保无误。
全书共10章，包括数制与编码、逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲单元电路、数模和模数转换、程序逻辑电路及可编程逻辑器件，每章后均附有思考题和习题。
本书图文并茂、通俗易懂，并配有电化教学课件、习题与实验辅导教材，可作为高等院校工科电子类、通信信息类、自动化类专业的技术基础课教材，也可供相关工程技术人员参考阅读。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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数字逻辑电路：基石与未来 数字逻辑电路，作为现代电子信息技术的核心基石，其重要性不言而喻。从我们日常使用的手机、电脑，到庞大的数据中心、复杂的通信系统，再到前沿的人工智能和物联网设备，无一不建立在数字逻辑电路的坚实基础上。它是一门研究如何设计、实现和分析由基本逻辑门（如AND、OR、NOT、XOR等）组合而成的电路的学科，这些逻辑门是构建所有数字系统的最小单元，它们根据二进制的输入信号（0或1）产生相应的输出信号。 数字逻辑电路的基础概念与原理 数字逻辑电路的精髓在于其抽象和逻辑的严谨性。学习数字逻辑电路，首先需要掌握几个核心概念： 二进制数系统： 数字电路的工作原理基于二进制，即只使用0和1两种状态来表示信息。这种简单但强大的系统使得电路的设计和分析变得高度标准化和自动化。从十进制到二进制的转换、二进制的加减乘除运算，是理解数字系统工作方式的起点。 布尔代数： 这是数字逻辑电路的数学语言。布尔代数由逻辑变量（取0或1）、逻辑运算符（AND、OR、NOT）以及一系列公理和定理构成。通过布尔代数，我们可以对逻辑表达式进行简化、变换和分析，从而优化电路设计，减少硬件成本和功耗。例如，一个复杂的逻辑功能可以用一个简化的布尔表达式来表示，从而对应一个更精简的逻辑电路。 逻辑门： 逻辑门是数字电路的最基本组成单元，它们实现了基本的逻辑运算。 AND门 (与门)： 只有当所有输入都为1时，输出才为1。 OR门 (或门)： 只要有一个输入为1，输出就为1。 NOT门 (非门/反相器)： 输出是输入的反相，输入为1时输出为0，输入为0时输出为1。 NAND门 (与非门)： 是AND门的输出取反，即除了所有输入都为1时输出为0，其他情况输出都为1。 NOR门 (或非门)： 是OR门的输出取反，即只要有一个输入为1，输出就为0，只有所有输入都为0时输出才为1。 XOR门 (异或门)： 当输入信号不同时，输出为1；当输入信号相同时，输出为0。 XNOR门 (同或门)： 当输入信号相同时，输出为1；当输入信号不同时，输出为0。 这些基本逻辑门通过不同的组合，可以实现任何复杂的逻辑功能。 组合逻辑电路： 这类电路的输出仅取决于当前的输入。组合逻辑电路由逻辑门按照特定的布尔函数进行连接构成。常见的组合逻辑电路模块包括： 编码器 (Encoder)： 将输入信号（通常是多个并行信号中的一个被激活）转换为一个更紧凑的二进制编码。例如，键盘编码器将按键信号转换为ASCII码。 译码器 (Decoder)： 将二进制输入转换为一组独立的输出信号，通常只有一个输出被激活。例如，内存地址译码器根据地址信号选择要访问的内存单元。 多路选择器 (Multiplexer, MUX)： 根据选择信号，从多个输入线中选择一路作为输出。它常用于数据选择和路由。 数据分配器 (Demultiplexer, DEMUX)： 与多路选择器相反，它将一个输入信号通过选择信号分发到多个输出线中的一路。 加法器 (Adder)： 实现二进制数的加法运算，有半加器（处理两位数的加法）、全加器（处理带进位的加法）以及多比特加法器。 比较器 (Comparator)： 比较两个二进制数的数值大小，输出相应的比较结果（大于、小于、等于）。 时序逻辑电路： 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的历史状态，即过去的输入序列。这种“记忆”能力是通过存储元件来实现的，最基本的就是触发器。 触发器 (Flip-Flop)： 是时序逻辑电路中最基本的存储单元，能够存储一位二进制信息。常见的触发器类型包括SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器。它们根据时钟信号（Clock）和输入信号的状态来改变和保持其输出状态。 寄存器 (Register)： 由一组触发器组成，可以存储多个二进制位的数据。例如，8位寄存器可以存储8个二进制位。 计数器 (Counter)： 是一种能够对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路。它可以用来测量时间、生成时钟分频信号、实现状态机的状态转换等。计数器可以是同步的（所有触发器在同一时钟边沿翻转）或异步的（触发器翻转依赖于前一级触发器的输出）。 移位寄存器 (Shift Register)： 能够将存储在其中的二进制数据向左或向右移动。移位寄存器在串行数据传输、数据转换（如并行转串行、串行转并行）等应用中非常重要。 状态机 (Finite State Machine, FSM)： 是一种用来描述和实现序列控制逻辑的模型。状态机由一组有限的状态、状态之间的转换规则以及输入和输出信号组成。它广泛应用于控制器的设计，如交通灯控制器、自动售货机等。 数字逻辑电路的设计流程与工具 现代数字逻辑电路的设计是一个复杂但高度标准化的过程，通常涉及以下步骤： 1. 需求分析与规格定义： 明确电路的功能需求、性能指标（如速度、功耗、面积）、接口要求等。 2. 逻辑设计： 将功能需求转化为逻辑功能描述，通常使用布尔表达式、真值表或状态转移图等形式。 3. 行为级建模 (HDL)： 使用硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL），如Verilog或VHDL，来描述电路的行为。HDL允许工程师以抽象的方式描述电路，而不必关心底层的逻辑门实现。 4. 综合 (Synthesis)： HDL代码经过综合工具的转换，生成网表 (Netlist)，即由基本逻辑门和触发器构成的电路连接描述。综合过程会根据目标工艺库和设计约束（如时序、面积）来优化电路。 5. 仿真 (Simulation)： 在综合前和综合后，都需要对设计进行仿真，以验证逻辑功能的正确性。仿真工具可以模拟电路在不同输入激励下的行为。 6. 布局布线 (Place and Route)： 对于集成电路设计，布局布线是至关重要的一步。布局工具将网表中的逻辑单元放置在芯片上，并进行连接（布线）。这一步直接影响到电路的性能、功耗和面积。 7. 时序分析 (Timing Analysis)： 检查电路的时序是否满足设计要求，是否存在时序违例（如建立时间/保持时间不足）。 8. 物理验证 (Physical Verification)： 检查芯片物理版图是否符合设计规则，确保芯片可以成功制造。 9. 形式验证 (Formal Verification)： 使用数学方法证明设计的正确性，尤其适用于关键路径和控制逻辑。 数字逻辑电路的应用领域 数字逻辑电路的应用几乎渗透到现代科技的每一个角落： 计算机系统： 中央处理器 (CPU)、内存控制器、图形处理器 (GPU)、各种芯片组等都离不开数字逻辑电路的复杂设计。 通信系统： 手机、基站、路由器、交换机等都包含大量的数字逻辑电路，用于信号处理、数据编码/解码、协议实现等。 消费电子产品： 电视、DVD播放器、数码相机、游戏机、智能手表等都依赖于数字逻辑电路实现其丰富的功能。 工业控制： PLC（可编程逻辑控制器）、传感器接口、电机驱动等都广泛使用数字逻辑电路。 汽车电子： 现代汽车中的发动机控制单元 (ECU)、车载娱乐系统、自动驾驶辅助系统 (ADAS) 等都包含复杂的数字逻辑电路。 医疗设备： 诊断仪器、生命体征监测器、成像设备等都需要精确的数字逻辑控制。 人工智能与机器学习： GPU、TPU等加速器硬件的核心就是大规模、高性能的数字逻辑电路，它们负责执行复杂的并行计算任务。 数字逻辑电路的发展趋势 随着科技的飞速发展，数字逻辑电路正朝着以下方向演进： 集成度的提高： 集成电路（IC）的晶体管数量不断增加，实现了更复杂的功能和更高的性能，摩尔定律仍在延续，但面临物理极限的挑战。 低功耗设计： 随着移动设备和物联网设备的普及，对低功耗的需求越来越迫切。低功耗技术，如门控时钟、动态电压频率调节 (DVFS) 等，被广泛应用。 高速化： 通信速度和数据处理速度的要求不断提高，推动了高速逻辑电路的设计技术发展。 可重构计算： FPGA（现场可编程门阵列）等可重构器件允许用户在硬件层面修改逻辑功能，为原型验证、特定应用加速提供了灵活性。 片上系统 (SoC)： 将多个功能模块（CPU、GPU、内存控制器、I/O接口等）集成到单个芯片上，大大提高了系统的集成度和效率。 新兴材料与工艺： 纳米级晶体管、新材料（如III-V族半导体、二维材料）的研究和应用，以及先进的制造工艺（如EUV光刻），都在推动数字逻辑电路技术的边界。 安全设计： 随着网络安全威胁的增加，硬件安全设计也日益受到重视，例如加密逻辑、防篡改设计等。 学习数字逻辑电路的意义 掌握数字逻辑电路的知识，不仅是进入电子工程、计算机科学等相关领域的敲门砖，更是理解和创造现代数字世界的基础。它培养了严谨的逻辑思维能力、抽象分析能力和问题解决能力。无论是进行硬件设计、软件开发，还是从事前沿的科学研究，对数字逻辑电路的深刻理解都将使你受益匪浅，能够更有效地利用和改造我们身边的数字世界。从最基础的逻辑门到构成万物之灵的微处理器，数字逻辑电路展现了人类智慧在逻辑与实现之间创造的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本《微机原理与接口技术》的时候，内心是有些抵触的，因为我对汇编语言总有一种“过时”的印象。然而，这本书彻底改变了我的看法。它并没有停留在对8086架构的怀旧上，而是将指令集的抽象化处理得极为出色，让我理解了不同代际处理器在底层设计思想上的演进。最让我眼前一亮的是它对存储器映射I/O和中断向量表的解析，那种层层剥开系统调用迷雾的感觉非常畅快。作者对总线周期时序图的绘制和解释，清晰到仿佛能看到数据在CPU和外设之间奔跑的轨迹。我尤其欣赏它在讲解DMA（直接存储器访问）时所采取的视角，它不仅仅是介绍了一个功能模块，而是深入剖析了它如何从根本上解放CPU，提高系统吞吐量的设计哲学。这本书的语言风格是逻辑严密而又充满洞察力的，它让你从“如何编程”上升到“为何要这样设计”的层面。如果你只是想应付考试，这本书可能略显“深奥”，但如果你是想真正掌握计算设备的心脏跳动规律，它绝对是你的不二之选。

评分☆☆☆☆☆

我最近在忙一个嵌入式项目，需要对底层硬件接口做一些快速的梳理和验证，找遍了手头的资料，发现还是这本《电路原理进阶与应用》给我的帮助最大。这本书的侧重点非常巧妙，它没有过多纠缠于最基础的开关理论（那些我早已烂熟于心），而是直接切入了驱动能力、总线仲裁和高频信号完整性这些工程实践中最容易出问题的地方。书中的信号完整性分析部分，对反射、串扰和终端匹配的讲解，简直是教科书级别的精辟。作者似乎对实际PCB布局中遇到的“疑难杂症”有着深刻的洞察力，提出的解决方案往往是兼顾性能与成本的实用主义路线。特别是关于三态缓冲器的使用时机和开漏输出的正确下拉电阻选择的讨论，我发现很多市面上流传的“经验法则”在这里都被严谨地推导了一遍，让我对以往凭感觉操作的环节有了更坚实的理论支撑。阅读这本书的过程，更像是在听一位资深工程师在传授他多年的“踩坑”经验，而不是枯燥地学习知识点。如果说有什么可以改进的地方，或许是配套的仿真案例可以更丰富一些，比如增加一些SPICE模型的直接调用指导，那将更贴合现代数字设计的工作流程。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本《并行与分布式计算导论》时，我最大的感受是它的前瞻性和跨学科性。虽然数字电路是基础，但这本书显然已经将目光投向了未来计算的形态。它对冯·诺依曼瓶颈的分析，是建立在对传统串行逻辑电路的深刻理解之上的，这种“继承与超越”的叙事方式非常引人入胜。书中对流水线技术、超标量架构的描述，让我清晰地看到了现代CPU内部是如何通过并行化来榨取性能的。更让我感到震撼的是，它对大规模并行处理（MPP）的架构分类和通信开销的讨论，理论深度令人印象深刻，但通过清晰的性能模型和图示，使得原本晦涩的概念变得可视化。这本书的难度系数不低，它要求读者对时序、资源竞争有直观的理解，但它提供的视角是无价的——它让你明白，今天的数字电路设计，已经不再是单纯的“与或非门”的堆叠，而是一场关于资源调度和并发控制的复杂博弈。这是一本能拓宽工程视野，引导读者思考下一代计算范式的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能将离散数学和数字逻辑完美衔接起来的书，因为我总觉得在学习图论和集合论的时候，缺乏一个具体的应用场景来锚定这些概念。这本《计算机科学中的数学基础》恰好填补了这个空白。它没有将数学理论孤立处理，而是巧妙地将布尔代数、逻辑推理融入到电路状态转移和公式简化的讨论中。书中的代数结构章节，特别是关于格理论的介绍，让我终于明白了为什么有些逻辑函数可以用更简洁的方式表示，这直接提升了我化简复杂逻辑电路的能力。作者的行文非常注重证明的严谨性，但同时又穿插了大量的“思考题”和“应用实例”，比如如何用群论来分析加密算法的周期性，这些都极大地激发了我的探索欲。这本书的特点是知识密度极高，需要反复阅读和消化，但每一次重读都会有新的领悟。它就像一把瑞士军刀，不仅教会了你如何使用工具，还让你明白了工具的内部结构和设计原理，对于系统架构师级别的思考非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的《数字电路基础》真是让人爱不释手，虽然我不是电子工程科班出身，但对底层逻辑的构建一直充满好奇。这本书的深入浅出处理方式非常赞，作者似乎非常理解初学者的困惑点，每一个概念的引入都像是循序渐进的引导，而不是冷冰冰的公式堆砌。尤其是关于组合逻辑和时序逻辑的章节，图例清晰得令人惊叹，那些复杂的卡诺图化简和状态机设计，通过书中的步骤分解，竟然变得不再那么令人望而生畏。我记得有一个关于有限状态机设计的案例，书中用了一个非常生活化的例子来解释寄存器和计数器的联动，这比教科书上那种抽象的“输入-输出”模型要直观太多了。我花了一个周末的时间，配合着手头的面包板和一些简单的TTL芯片，尝试复现书中的一些基础实验，那种亲手点亮LED、观察波形变化的感觉，真是对知识掌握最扎实的确认。唯一美中不足的是，对于某些高级同步电路的时序约束部分，如果能再增加一些实际工程中的设计陷阱和避免措施的讨论，那就更完美了。总体来说，这是一本将理论深度与实践指导完美结合的典范之作，对于想要真正理解数字系统“骨架”的读者来说，是不可多得的宝藏。