數字電路設計與數字係統——21世紀信息通信係列教材 劉培植 9787563509942 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉培植 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 數字係統
• 電路設計
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• 通信工程
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• 教材
• 劉培植
• 21世紀信息通信
• 9787563509942

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齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563509942

商品編碼：29572509665

包裝：平裝

齣版時間：2005-02-01

基本信息

書名：數字電路設計與數字係統——21世紀信息通信係列教材

定價：32.00元

作者：劉培植

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：2005-02-01

ISBN：9787563509942

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

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編輯推薦

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內容提要

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本書係統地介紹瞭數字電路的基礎知識，組閤和時序電路的分析、設計方法，使讀者對數字係統的構成及描述有較深入的瞭解，達到在具有較堅實的數字電路和數字係統理論知識的基礎上，獨立使用可編程邏輯器件、其他中小規模器件和計算機輔助分析、設計工具進行邏輯設計的能力、。同時，本教材也為後續計算機原理與接口、數字通信等專業課程提供瞭必要的基礎知識和概念。
本教材注重前後學習內容的連貫性，在對一般數字電路分析和設計基礎理論講述的基礎上，給齣瞭較多的分析設計實例，並根據數字電路和數字係統設計技術的發展，強調新技術的使用及分析問題和解決問題能力的培養。
本教材可以作為電子、信息類專業本科生教材和教學參考書，也可作為相關專業工程技術人員的參考和培訓教材。

目錄

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章 數字技術基礎
1.1 數字信號和數字電路
1.2 數字數製與編碼
1.3 邏輯代數基礎
1.4 邏輯錶達式的標準形式
1.5 邏輯函數的化簡
習題
第2章 邏輯門電路(集成邏輯門電路)
2.1 數字集成電路的特點和分類
2.2 晶體管的開關特性
2.3 二極管邏輯門
2.4 反相器
2.5 TTL集成邏輯門
2.6 ECL邏輯門
2.7 MOS管開關特性
2.8 NMOS邏輯門電路
2.9 CMOS邏輯門電路
2.10 不同邏輯電平的配閤
習題
第3章 組閤電路的分析與設計
3.1 組閤邏輯電路的特點
3.2 組閤邏輯電路的分析
3.3 小規模組閤邏輯電路的設計
3.4 組閤邏輯電路的冒險
3.5 常用的中規模組閤邏輯電路與應用
習題
第4章 集成觸發器
第5章 時序邏輯電路
第6章 中規模時序集成電路及應用
第7章 可編程邏輯器件
第8章 硬件描述語言VHDL
第9章 數模和模數轉換
0章 數字係統設計
附錄1 國産半導體集成電路型號命名法
附錄2 集成電路主要性能參數
附錄3 二進製邏輯單元圖形符號說明
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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數字係統設計——原理、方法與實踐 本書旨在深入探討數字係統的設計原理、方法和實踐，為讀者提供一個全麵而係統的知識體係，以應對日益復雜的數字電子産品開發挑戰。本書尤其關注21世紀信息通信領域對數字技術提齣的更高要求，涵蓋瞭從基礎理論到前沿技術的廣泛內容，力求使讀者不僅理解“是什麼”，更能掌握“怎麼做”，並具備“為什麼”的深刻洞察。 第一部分：數字電路基礎與邏輯設計 本部分將為讀者構建堅實的數字電路設計理論基礎。我們將從最基本的數字信號和邏輯門概念入手，逐步深入到各類基本邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的原理、特性和應用。隨後，重點講解組閤邏輯電路的設計與分析，包括卡諾圖化簡法、Quine-McCluskey算法等，以及譯碼器、編碼器、多路選擇器、數據選擇器等常用組閤邏輯模塊的實現。 在此基礎上，我們將轉嚮時序邏輯電路。讀者將深入理解觸發器（RS, D, JK, T）的工作原理、狀態轉換特性以及不同觸發器之間的相互轉換。進一步，我們將講解寄存器、計數器（同步、異步）等基本時序邏輯模塊的設計與應用，並探討有限狀態機（FSM）的設計方法，包括狀態圖、狀態錶、狀態編碼以及狀態機的硬件實現，這是構建復雜數字係統不可或缺的關鍵技術。 第二部分：數字係統構建模塊與方法 本部分將聚焦於如何利用基礎邏輯單元構建更復雜的數字係統模塊。我們將詳細介紹算術邏輯單元（ALU）的設計，包括加法器、減法器、比較器、邏輯運算單元的實現，並探討如何集成這些功能到一個高效的ALU中。 存儲器是數字係統的核心組成部分。我們將深入講解隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的工作原理、結構及其在數字係統中的作用。讀者將瞭解不同類型的RAM（SRAM, DRAM）和ROM（PROM, EPROM, EEPROM, Flash ROM）的特點和適用場景。 數據傳輸與同步也是數字係統設計中的重要議題。我們將講解總綫結構、數據同步與異步傳輸技術、握手信號的實現，以及如何設計高效的數據通路。此外，對移位寄存器、移位計數器等功能性模塊的深入剖析，將有助於讀者理解數據在數字係統中的流動與處理。 第三部分：可編程邏輯器件（PLD）與硬件描述語言（HDL） 隨著集成電路技術的飛速發展，可編程邏輯器件（PLD）已成為數字係統設計的首選平颱。本部分將全麵介紹PLD的種類，包括PLA, PAL, CPLD和FPGA。我們將深入剖析FPGA的內部結構，包括邏輯單元（LUT, FF）、布綫資源、輸入/輸齣塊（IOB）等，並詳細講解FPGA的設計流程，從邏輯設計、綜閤、布局布綫到比特流生成和下載。 硬件描述語言（HDL）是現代數字係統設計的靈魂。我們將重點講解Verilog HDL，這是當前業界最主流的HDL之一。讀者將學習Verilog的基本語法、數據類型、運算符、過程語句（always, initial）、任務（task）、函數（function）等。本書將通過大量實例，演示如何使用Verilog描述組閤邏輯、時序邏輯、狀態機以及復雜的數字係統模塊。同時，也會對VHDL語言進行適當介紹，以拓寬讀者的視野。 第四部分：先進數字係統設計技術 在掌握瞭基礎理論和PLD設計方法後，本部分將引導讀者進入更先進的數字係統設計領域。我們將深入探討處理器架構，包括精簡指令集計算（RISC）和復雜指令集計算（CISC）的基本概念，以及指令集體係結構（ISA）的設計原則。讀者將瞭解CPU的基本組成，如指令解碼、執行單元、寄存器文件、存儲器接口等。 微控製器（MCU）和數字信號處理器（DSP）是現代嵌入式係統中至關重要的組成部分。我們將分析MCU的典型架構，包括CPU核、存儲器、外圍接口（GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC, Timer）等，並探討DSP的特點，如MAC單元、流水綫技術、指令集優化等，以及它們在通信、控製等領域的應用。 第五部分：係統級設計與驗證 數字係統設計的復雜性日益增加，係統級設計方法和高效的驗證策略變得至關重要。本部分將介紹更高層次的抽象，如高層次綜閤（HLS），它允許使用C/C++等高級語言進行硬件設計，並將其轉換為RTL級代碼。 數字係統驗證是確保設計正確性的關鍵環節。我們將詳細講解驗證的不同方法，包括功能仿真、時序仿真、形式驗證以及基於測試平颱的驗證（Testbench）。讀者將學習如何設計高效的測試平颱，采用約束隨機激勵、覆蓋率分析等高級驗證技術，以最大程度地發現設計中的潛在錯誤。 第六部分：接口與通信協議 在信息通信領域，各種接口和通信協議是連接不同數字係統的橋梁。本部分將重點介紹常用的數字接口標準，如USB, SATA, PCIe等，並深入分析其物理層和協議層設計。 針對信息通信係統的特點，我們將詳細介紹各類通信協議，包括同步串行通信（如SPI, I2C）、異步串行通信（如UART）、網絡通信協議（如Ethernet, TCP/IP）以及無綫通信中的數字調製解調技術。對這些協議的理解和實現，是構建現代信息通信係統的基礎。 第七部分：功耗、性能與可靠性設計 在現代數字係統中，功耗、性能和可靠性是衡量設計優劣的重要指標。本部分將深入探討低功耗設計技術，包括時鍾門控、功率門控、動態電壓頻率調整（DVFS）等，並分析它們在降低能耗方麵的作用。 同時，我們將分析性能優化的策略，例如流水綫技術、並行處理、緩存設計等，並探討如何通過各種手段提高數字係統的可靠性，包括糾錯碼（ECC）、冗餘設計、故障檢測與恢復等。 第八部分：未來趨勢與前沿探索 展望未來，數字係統設計正朝著更高的集成度、更強的智能化和更廣泛的應用領域發展。本部分將對一些前沿技術進行介紹，如片上係統（SoC）設計、異構計算、人工智能硬件加速器（如NPU, TPU）、以及量子計算中的數字邏輯基礎等。 通過對這些內容的學習，讀者將能夠構建一個完整的數字係統設計知識框架，掌握從理論到實踐的完整流程，並為未來在信息通信、嵌入式係統、人工智能等領域從事相關工作打下堅實的基礎。本書力求理論聯係實際，通過豐富的實例和練習，幫助讀者深入理解數字係統設計的精髓，並激發其創新思維。

評分☆☆☆☆☆

當我拿到這本《數字電路設計與數字係統》時，我的第一反應是它看起來是一本非常“正統”的教材。封麵設計簡潔大氣，書名和作者信息一目瞭然，給人一種值得信賴的感覺。翻開書，果然如此，內容安排得非常係統，從最基本的二進製數和邏輯運算，逐步深入到組閤邏輯電路、時序邏輯電路，再到存儲器和微處理器。我尤其欣賞書中對每一個概念的解釋都非常到位，並且配閤瞭大量的例題和習題，對於我這樣需要反復練習纔能掌握知識的學習者來說，提供瞭極大的幫助。然而，在閱讀到後半部分，關於數字係統設計的章節時，我發現它更多地側重於理論上的構建和分析，例如如何設計一個狀態機，如何進行時序分析等，這些都是非常重要的基礎。但對於如何將這些理論轉化為實際可運行的數字係統，尤其是在現代通信設備中，如基帶信號處理、射頻前端控製等方麵，書中的篇幅就顯得有些不足瞭。我期望能夠看到更多關於特定通信場景下的數字係統設計案例，比如在一個基站中，數字電路是如何協同工作的，或者在一個手機芯片中，各個數字模塊是如何實現的。這本書的紮實性毋庸置疑，但如何在“21世紀信息通信”這個大背景下，展現齣更強的現實應用指導意義，是我認為可以進一步提升的空間。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我首先被它的名字所吸引——“數字電路設計與數字係統——21世紀信息通信係列教材”。這讓我聯想到這是一本能夠引領我瞭解現代信息通信技術核心的著作。翻開書頁，撲麵而來的是嚴謹的學術風格，以及對數字電路基本概念的詳盡闡述。從邏輯門的功能定義，到各種組閤邏輯電路（如加法器、譯碼器）的設計，再到時序邏輯電路（如觸發器、寄存器）的工作原理，每一個環節都力求清晰明瞭，配以恰到好處的圖示和公式。這對於初學者而言，無疑是一份寶貴的學習資料，能夠幫助他們建立起堅實的理論框架。然而，在我深入閱讀的過程中，我逐漸感受到一種“重基礎，輕應用”的傾嚮。尤其是在數字係統設計的部分，雖然講解瞭如何構建狀態機、如何進行時序分析，但對於如何在實際的通信芯片設計流程中應用這些技術，例如如何使用Verilog或VHDL進行硬件描述，如何進行邏輯綜閤和布局布綫，以及如何進行實際的電路仿真和驗證，這些具體的操作細節和實際案例的呈現，在我看來是比較有限的。我更期待的是，這本書能夠提供更多與現代通信係統（如手機、路由器、基站等）相關的實際設計案例，讓讀者能夠更直觀地理解數字電路和數字係統如何在信息通信領域發揮關鍵作用。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字電路設計與數字係統》在我購買之前，我對其內容有著非常高的期待，畢竟它被列為“21世紀信息通信係列教材”，而且作者是劉培植，這本身就代錶瞭一種學術的嚴謹性和前沿性。然而，在我翻閱瞭大約一半的章節後，我不得不承認，雖然書中關於基礎邏輯門、組閤邏輯電路和時序邏輯電路的講解是清晰且紮實的，但它在實際應用案例的深度和廣度上，似乎並沒有達到我期望的“21世紀”應有的高度。例如，在討論FPGA設計的部分，雖然提到瞭Verilog HDL，但具體的代碼示例和實現流程相對簡略，對於希望從書本直接過渡到實際項目開發的讀者來說，可能還需要大量的課外補充資料。我尤其希望書中能更多地結閤當下熱門的通信技術，比如5G、物聯網等，來講解數字係統的設計原理和實現方法，這樣纔能更好地體現教材的前沿性和實用性。目前書中更多的是偏嚮於理論知識的梳理和基礎概念的講解，這對於入門者來說是很有幫助的，但對於有一定基礎，希望深入瞭解現代數字係統設計的人來說，可能會覺得意猶未盡，期待更多貼近實際應用的案例和更深入的分析。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感受是，它是一本非常經典的數字電路設計教科書，內容詳實，理論基礎紮實。作者劉培植在梳理數字電路的演進過程以及基本原理方麵功力深厚。從布爾代數到觸發器，再到狀態機的設計，都循序漸進，邏輯嚴謹。對於我這樣需要建立牢固理論基礎的學習者來說，這本書無疑提供瞭非常好的起點。書中的插圖精美，錶格清晰，文字描述也相對易懂，這使得閱讀過程不會過於枯燥。但是，作為一本被定位為“21世紀信息通信係列教材”的書籍，我在其中並沒有找到太多與當前信息通信領域前沿技術緊密結閤的內容。例如，關於高級數字信號處理（DSPs）在現代通信係統（如4G、5G）中的應用，或者關於低功耗數字集成電路設計在移動設備中的重要性，這些方麵的內容並沒有得到充分的展開。我也希望書中能更多地提及一些實際的EDA工具（如Cadence, Synopsys等）的使用流程，以及在實際項目開發中可能遇到的挑戰和解決方案。這本書更像是一位嚴謹的老師，將最基礎、最核心的知識點一一傳授，但如何將這些知識靈活運用於瞬息萬變的通信領域，則需要讀者自行去探索更廣闊的天地。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這本書，是被其“信息通信係列教材”的定位所吸引，我當時想著，這肯定是一本能跟上時代步伐，涵蓋最新技術動態的數字電路設計入門讀物。打開書本，首先映入眼簾的是整齊的排版和清晰的圖示，這無疑為閱讀體驗加分不少。書中對於數字邏輯基礎的講解，從布爾代數到卡諾圖化簡，再到各種觸發器和計數器的原理，都做到瞭細緻入微，邏輯清晰。我特彆喜歡書中通過大量圖示來輔助理解抽象概念的方式，這讓原本枯燥的理論變得生動易懂。然而，隨著閱讀的深入，我開始感受到一種“厚重”但略顯“陳舊”的學術氣息。比如，書中關於大規模集成電路（LSI）和超大規模集成電路（VLSI）的介紹，雖然是經典內容，但對於當前蓬勃發展的可編程邏輯器件（PLD）和現場可編程門陣列（FPGA）在實際係統設計中的應用，似乎著墨不多。我期待的是能看到更多關於基於FPGA的嵌入式係統設計、數字信號處理（DSP）在通信係統中的具體應用，以及這些技術如何驅動信息通信領域的創新。這本書更像是一個紮實的地基，為讀者打下瞭堅實的理論基礎，但如何在此基礎上建造齣信息通信時代的摩天大樓，可能還需要讀者自己去探索和實踐。