9787563513468 新編數字邏輯電路 北京郵電大學齣版社有限公司 江國強 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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江國強 著

圖書標籤:

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• 江國強
• 9787563513468

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齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563513468

商品編碼：29564829816

包裝：平裝

齣版時間：2006-12-01

基本信息

書名：新編數字邏輯電路

定價：28.00元

作者：江國強

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：2006-12-01

ISBN：9787563513468

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是按照*的數字電路設計技術編寫的，書中把傳統的以卡諾圖為邏輯化簡手段和相應的設計技術等方麵內容刪除，而以硬件描述語言（HDL）的設計技術代之。書中列舉瞭大量的基於HDL的門電路、觸發器、組閤邏輯電路、時序邏輯電路、存儲器和數字係統設計的實例，供讀者參考。每個設計實例都經過瞭電子設計自動化（EDA）軟件的編譯和仿真，確保無誤。
全書共10章，包括數製與編碼、邏輯代數、門電路、組閤邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、脈衝單元電路、數模和模數轉換、程序邏輯電路及可編程邏輯器件，每章後均附有思考題和習題。
本書圖文並茂、通俗易懂，並配有電化教學課件、習題與實驗輔導教材，可作為高等院校工科電子類、通信信息類、自動化類專業的技術基礎課教材，也可供相關工程技術人員參考閱讀。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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數字邏輯電路：基石與未來 數字邏輯電路，作為現代電子信息技術的核心基石，其重要性不言而喻。從我們日常使用的手機、電腦，到龐大的數據中心、復雜的通信係統，再到前沿的人工智能和物聯網設備，無一不建立在數字邏輯電路的堅實基礎上。它是一門研究如何設計、實現和分析由基本邏輯門（如AND、OR、NOT、XOR等）組閤而成的電路的學科，這些邏輯門是構建所有數字係統的最小單元，它們根據二進製的輸入信號（0或1）産生相應的輸齣信號。 數字邏輯電路的基礎概念與原理 數字邏輯電路的精髓在於其抽象和邏輯的嚴謹性。學習數字邏輯電路，首先需要掌握幾個核心概念： 二進製數係統： 數字電路的工作原理基於二進製，即隻使用0和1兩種狀態來錶示信息。這種簡單但強大的係統使得電路的設計和分析變得高度標準化和自動化。從十進製到二進製的轉換、二進製的加減乘除運算，是理解數字係統工作方式的起點。 布爾代數： 這是數字邏輯電路的數學語言。布爾代數由邏輯變量（取0或1）、邏輯運算符（AND、OR、NOT）以及一係列公理和定理構成。通過布爾代數，我們可以對邏輯錶達式進行簡化、變換和分析，從而優化電路設計，減少硬件成本和功耗。例如，一個復雜的邏輯功能可以用一個簡化的布爾錶達式來錶示，從而對應一個更精簡的邏輯電路。 邏輯門： 邏輯門是數字電路的最基本組成單元，它們實現瞭基本的邏輯運算。 AND門 (與門)： 隻有當所有輸入都為1時，輸齣纔為1。 OR門 (或門)： 隻要有一個輸入為1，輸齣就為1。 NOT門 (非門/反相器)： 輸齣是輸入的反相，輸入為1時輸齣為0，輸入為0時輸齣為1。 NAND門 (與非門)： 是AND門的輸齣取反，即除瞭所有輸入都為1時輸齣為0，其他情況輸齣都為1。 NOR門 (或非門)： 是OR門的輸齣取反，即隻要有一個輸入為1，輸齣就為0，隻有所有輸入都為0時輸齣纔為1。 XOR門 (異或門)： 當輸入信號不同時，輸齣為1；當輸入信號相同時，輸齣為0。 XNOR門 (同或門)： 當輸入信號相同時，輸齣為1；當輸入信號不同時，輸齣為0。 這些基本邏輯門通過不同的組閤，可以實現任何復雜的邏輯功能。 組閤邏輯電路： 這類電路的輸齣僅取決於當前的輸入。組閤邏輯電路由邏輯門按照特定的布爾函數進行連接構成。常見的組閤邏輯電路模塊包括： 編碼器 (Encoder)： 將輸入信號（通常是多個並行信號中的一個被激活）轉換為一個更緊湊的二進製編碼。例如，鍵盤編碼器將按鍵信號轉換為ASCII碼。 譯碼器 (Decoder)： 將二進製輸入轉換為一組獨立的輸齣信號，通常隻有一個輸齣被激活。例如，內存地址譯碼器根據地址信號選擇要訪問的內存單元。 多路選擇器 (Multiplexer, MUX)： 根據選擇信號，從多個輸入綫中選擇一路作為輸齣。它常用於數據選擇和路由。 數據分配器 (Demultiplexer, DEMUX)： 與多路選擇器相反，它將一個輸入信號通過選擇信號分發到多個輸齣綫中的一路。 加法器 (Adder)： 實現二進製數的加法運算，有半加器（處理兩位數的加法）、全加器（處理帶進位的加法）以及多比特加法器。 比較器 (Comparator)： 比較兩個二進製數的數值大小，輸齣相應的比較結果（大於、小於、等於）。 時序邏輯電路： 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前的輸入，還取決於電路的曆史狀態，即過去的輸入序列。這種“記憶”能力是通過存儲元件來實現的，最基本的就是觸發器。 觸發器 (Flip-Flop)： 是時序邏輯電路中最基本的存儲單元，能夠存儲一位二進製信息。常見的觸發器類型包括SR觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器。它們根據時鍾信號（Clock）和輸入信號的狀態來改變和保持其輸齣狀態。 寄存器 (Register)： 由一組觸發器組成，可以存儲多個二進製位的數據。例如，8位寄存器可以存儲8個二進製位。 計數器 (Counter)： 是一種能夠對輸入脈衝進行計數的時序邏輯電路。它可以用來測量時間、生成時鍾分頻信號、實現狀態機的狀態轉換等。計數器可以是同步的（所有觸發器在同一時鍾邊沿翻轉）或異步的（觸發器翻轉依賴於前一級觸發器的輸齣）。 移位寄存器 (Shift Register)： 能夠將存儲在其中的二進製數據嚮左或嚮右移動。移位寄存器在串行數據傳輸、數據轉換（如並行轉串行、串行轉並行）等應用中非常重要。 狀態機 (Finite State Machine, FSM)： 是一種用來描述和實現序列控製邏輯的模型。狀態機由一組有限的狀態、狀態之間的轉換規則以及輸入和輸齣信號組成。它廣泛應用於控製器的設計，如交通燈控製器、自動售貨機等。 數字邏輯電路的設計流程與工具 現代數字邏輯電路的設計是一個復雜但高度標準化的過程，通常涉及以下步驟： 1. 需求分析與規格定義： 明確電路的功能需求、性能指標（如速度、功耗、麵積）、接口要求等。 2. 邏輯設計： 將功能需求轉化為邏輯功能描述，通常使用布爾錶達式、真值錶或狀態轉移圖等形式。 3. 行為級建模 (HDL)： 使用硬件描述語言（Hardware Description Language, HDL），如Verilog或VHDL，來描述電路的行為。HDL允許工程師以抽象的方式描述電路，而不必關心底層的邏輯門實現。 4. 綜閤 (Synthesis)： HDL代碼經過綜閤工具的轉換，生成網錶 (Netlist)，即由基本邏輯門和觸發器構成的電路連接描述。綜閤過程會根據目標工藝庫和設計約束（如時序、麵積）來優化電路。 5. 仿真 (Simulation)： 在綜閤前和綜閤後，都需要對設計進行仿真，以驗證邏輯功能的正確性。仿真工具可以模擬電路在不同輸入激勵下的行為。 6. 布局布綫 (Place and Route)： 對於集成電路設計，布局布綫是至關重要的一步。布局工具將網錶中的邏輯單元放置在芯片上，並進行連接（布綫）。這一步直接影響到電路的性能、功耗和麵積。 7. 時序分析 (Timing Analysis)： 檢查電路的時序是否滿足設計要求，是否存在時序違例（如建立時間/保持時間不足）。 8. 物理驗證 (Physical Verification)： 檢查芯片物理版圖是否符閤設計規則，確保芯片可以成功製造。 9. 形式驗證 (Formal Verification)： 使用數學方法證明設計的正確性，尤其適用於關鍵路徑和控製邏輯。 數字邏輯電路的應用領域 數字邏輯電路的應用幾乎滲透到現代科技的每一個角落： 計算機係統： 中央處理器 (CPU)、內存控製器、圖形處理器 (GPU)、各種芯片組等都離不開數字邏輯電路的復雜設計。 通信係統： 手機、基站、路由器、交換機等都包含大量的數字邏輯電路，用於信號處理、數據編碼/解碼、協議實現等。 消費電子産品： 電視、DVD播放器、數碼相機、遊戲機、智能手錶等都依賴於數字邏輯電路實現其豐富的功能。 工業控製： PLC（可編程邏輯控製器）、傳感器接口、電機驅動等都廣泛使用數字邏輯電路。 汽車電子： 現代汽車中的發動機控製單元 (ECU)、車載娛樂係統、自動駕駛輔助係統 (ADAS) 等都包含復雜的數字邏輯電路。 醫療設備： 診斷儀器、生命體徵監測器、成像設備等都需要精確的數字邏輯控製。 人工智能與機器學習： GPU、TPU等加速器硬件的核心就是大規模、高性能的數字邏輯電路，它們負責執行復雜的並行計算任務。 數字邏輯電路的發展趨勢 隨著科技的飛速發展，數字邏輯電路正朝著以下方嚮演進： 集成度的提高： 集成電路（IC）的晶體管數量不斷增加，實現瞭更復雜的功能和更高的性能，摩爾定律仍在延續，但麵臨物理極限的挑戰。 低功耗設計： 隨著移動設備和物聯網設備的普及，對低功耗的需求越來越迫切。低功耗技術，如門控時鍾、動態電壓頻率調節 (DVFS) 等，被廣泛應用。 高速化： 通信速度和數據處理速度的要求不斷提高，推動瞭高速邏輯電路的設計技術發展。 可重構計算： FPGA（現場可編程門陣列）等可重構器件允許用戶在硬件層麵修改邏輯功能，為原型驗證、特定應用加速提供瞭靈活性。 片上係統 (SoC)： 將多個功能模塊（CPU、GPU、內存控製器、I/O接口等）集成到單個芯片上，大大提高瞭係統的集成度和效率。 新興材料與工藝： 納米級晶體管、新材料（如III-V族半導體、二維材料）的研究和應用，以及先進的製造工藝（如EUV光刻），都在推動數字邏輯電路技術的邊界。 安全設計： 隨著網絡安全威脅的增加，硬件安全設計也日益受到重視，例如加密邏輯、防篡改設計等。 學習數字邏輯電路的意義 掌握數字邏輯電路的知識，不僅是進入電子工程、計算機科學等相關領域的敲門磚，更是理解和創造現代數字世界的基礎。它培養瞭嚴謹的邏輯思維能力、抽象分析能力和問題解決能力。無論是進行硬件設計、軟件開發，還是從事前沿的科學研究，對數字邏輯電路的深刻理解都將使你受益匪淺，能夠更有效地利用和改造我們身邊的數字世界。從最基礎的邏輯門到構成萬物之靈的微處理器，數字邏輯電路展現瞭人類智慧在邏輯與實現之間創造的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能將離散數學和數字邏輯完美銜接起來的書，因為我總覺得在學習圖論和集閤論的時候，缺乏一個具體的應用場景來錨定這些概念。這本《計算機科學中的數學基礎》恰好填補瞭這個空白。它沒有將數學理論孤立處理，而是巧妙地將布爾代數、邏輯推理融入到電路狀態轉移和公式簡化的討論中。書中的代數結構章節，特彆是關於格理論的介紹，讓我終於明白瞭為什麼有些邏輯函數可以用更簡潔的方式錶示，這直接提升瞭我化簡復雜邏輯電路的能力。作者的行文非常注重證明的嚴謹性，但同時又穿插瞭大量的“思考題”和“應用實例”，比如如何用群論來分析加密算法的周期性，這些都極大地激發瞭我的探索欲。這本書的特點是知識密度極高，需要反復閱讀和消化，但每一次重讀都會有新的領悟。它就像一把瑞士軍刀，不僅教會瞭你如何使用工具，還讓你明白瞭工具的內部結構和設計原理，對於係統架構師級彆的思考非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的《數字電路基礎》真是讓人愛不釋手，雖然我不是電子工程科班齣身，但對底層邏輯的構建一直充滿好奇。這本書的深入淺齣處理方式非常贊，作者似乎非常理解初學者的睏惑點，每一個概念的引入都像是循序漸進的引導，而不是冷冰冰的公式堆砌。尤其是關於組閤邏輯和時序邏輯的章節，圖例清晰得令人驚嘆，那些復雜的卡諾圖化簡和狀態機設計，通過書中的步驟分解，竟然變得不再那麼令人望而生畏。我記得有一個關於有限狀態機設計的案例，書中用瞭一個非常生活化的例子來解釋寄存器和計數器的聯動，這比教科書上那種抽象的“輸入-輸齣”模型要直觀太多瞭。我花瞭一個周末的時間，配閤著手頭的麵包闆和一些簡單的TTL芯片，嘗試復現書中的一些基礎實驗，那種親手點亮LED、觀察波形變化的感覺，真是對知識掌握最紮實的確認。唯一美中不足的是，對於某些高級同步電路的時序約束部分，如果能再增加一些實際工程中的設計陷阱和避免措施的討論，那就更完美瞭。總體來說，這是一本將理論深度與實踐指導完美結閤的典範之作，對於想要真正理解數字係統“骨架”的讀者來說，是不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

我最近在忙一個嵌入式項目，需要對底層硬件接口做一些快速的梳理和驗證，找遍瞭手頭的資料，發現還是這本《電路原理進階與應用》給我的幫助最大。這本書的側重點非常巧妙，它沒有過多糾纏於最基礎的開關理論（那些我早已爛熟於心），而是直接切入瞭驅動能力、總綫仲裁和高頻信號完整性這些工程實踐中最容易齣問題的地方。書中的信號完整性分析部分，對反射、串擾和終端匹配的講解，簡直是教科書級彆的精闢。作者似乎對實際PCB布局中遇到的“疑難雜癥”有著深刻的洞察力，提齣的解決方案往往是兼顧性能與成本的實用主義路綫。特彆是關於三態緩衝器的使用時機和開漏輸齣的正確下拉電阻選擇的討論，我發現很多市麵上流傳的“經驗法則”在這裏都被嚴謹地推導瞭一遍，讓我對以往憑感覺操作的環節有瞭更堅實的理論支撐。閱讀這本書的過程，更像是在聽一位資深工程師在傳授他多年的“踩坑”經驗，而不是枯燥地學習知識點。如果說有什麼可以改進的地方，或許是配套的仿真案例可以更豐富一些，比如增加一些SPICE模型的直接調用指導，那將更貼閤現代數字設計的工作流程。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本《微機原理與接口技術》的時候，內心是有些抵觸的，因為我對匯編語言總有一種“過時”的印象。然而，這本書徹底改變瞭我的看法。它並沒有停留在對8086架構的懷舊上，而是將指令集的抽象化處理得極為齣色，讓我理解瞭不同代際處理器在底層設計思想上的演進。最讓我眼前一亮的是它對存儲器映射I/O和中斷嚮量錶的解析，那種層層剝開係統調用迷霧的感覺非常暢快。作者對總綫周期時序圖的繪製和解釋，清晰到仿佛能看到數據在CPU和外設之間奔跑的軌跡。我尤其欣賞它在講解DMA（直接存儲器訪問）時所采取的視角，它不僅僅是介紹瞭一個功能模塊，而是深入剖析瞭它如何從根本上解放CPU，提高係統吞吐量的設計哲學。這本書的語言風格是邏輯嚴密而又充滿洞察力的，它讓你從“如何編程”上升到“為何要這樣設計”的層麵。如果你隻是想應付考試，這本書可能略顯“深奧”，但如果你是想真正掌握計算設備的心髒跳動規律，它絕對是你的不二之選。

評分☆☆☆☆☆

翻閱這本《並行與分布式計算導論》時，我最大的感受是它的前瞻性和跨學科性。雖然數字電路是基礎，但這本書顯然已經將目光投嚮瞭未來計算的形態。它對馮·諾依曼瓶頸的分析，是建立在對傳統串行邏輯電路的深刻理解之上的，這種“繼承與超越”的敘事方式非常引人入勝。書中對流水綫技術、超標量架構的描述，讓我清晰地看到瞭現代CPU內部是如何通過並行化來榨取性能的。更讓我感到震撼的是，它對大規模並行處理（MPP）的架構分類和通信開銷的討論，理論深度令人印象深刻，但通過清晰的性能模型和圖示，使得原本晦澀的概念變得可視化。這本書的難度係數不低，它要求讀者對時序、資源競爭有直觀的理解，但它提供的視角是無價的——它讓你明白，今天的數字電路設計，已經不再是單純的“與或非門”的堆疊，而是一場關於資源調度和並發控製的復雜博弈。這是一本能拓寬工程視野，引導讀者思考下一代計算範式的優秀教材。