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内容简介

　　《现代数字系统设计/新世纪计算机类专业规划教材》从系统角度出发，介绍了利用EDA技术，自上而下地设计数字系统的基本方法和技巧。其主要内容包括：第1章，数字系统设计概述；第2章，数字系统的建模和结构；第3章，数字系统的算法描述；第4章，数字系统的VHDL语言描述；第5章，数字系统设计的基本步骤和有关设计技巧；第6章，典型EDA开发工具介绍；第7章，仿真、逻辑综合和下载；第8章，数字系统检测与可检测性设计；第9章，SOC和硬件／软件协同设计技术；第10章，数字系统设计实例。书中列举了众多实例，从工程实际出发，讨论了许多工程设计中遇到的棘手问题，例如，如何消除冒险现象，降低系统功耗，提高系统速度等。
　　《现代数字系统设计/新世纪计算机类专业规划教材》简明扼要，内容新颖，是一本面向21世纪的革新教材。它可以作为大学本科和研究生的教科书，也可以作为从事电子电路设计的工程人员的参考书。

内页插图

目录

第1章 数字系统设计概述
1．1 数字系统发展概述
1．1．1 数字系统和集成电路技术发展简史
1．1．2 数字系统与SOC设计技术
1．1．3 数字系统设计和EDA
1．2 数字系统设计方法
1．2．1 数字系统设计描述
1．2．2 设计过程
1．2．3 设计方法
1．2．4 硬件描述语言的特点

第2章 数字系统的建模和结构
2．1 设计与模型
2．2 数字系统的模型
2．3 数字系统的结构

第3章 数字系统的算法描述
3．1 数字系统算法流程图描述
3．1．1 算法流程图的符号及其描述方法
3．1．2 算法流程图描述数字系统实例
3．2 状态机及算法状态机图描述
3．2．1 状态机分类及其特点
3．2．2 算法状态机流程图的符号及其描述方法
3．2．3 算法状态机图描述实例
3．2．4 算法流程图至状态图的变换方法
3．2．5 状态图至算法状态机图的变换方法
3．2．6 C语言流程图至算法状态机图的变换

第4章 数字系统的VHDL语言描述
4．1 VIDL语言描述数字系统的基本方法
4．1．1 VHDL语言描述电路的基本方法
4．1．2 常数、变量、信号所描述的对象
4．1．3 数据类型
4．1．4 运算操作符
4．1．5 属性（ATTRBUTE）描述
4．2 VHDL语言的基本设计单元
4．2．1 VHDL语言的基本设计单元构成
4．2．2 构造体的子结构描述
4．2．3 库、包集合及配置
4．3 VHDL语言构造体的描述方式
4．3．1 构造体的行为描述方式
4．3．2 构造体的寄存器传输（RTL）描述方式
4．3．3 构造体的结构描述方式
4．4 VHDL语言的主要描述语句
4．4．1 顺序描述语句
4．4．2 并发描述语句
4．5 基本逻辑电路设计实例
4．5．1 组合逻辑电路设计
4．5．2 时序电路设计

第5章 数字系统设计的基本步骤和有关技巧．
5．1 数字系统设计的一般步骤
5．1．1 系统需求分析
5．1．2 算法设计
5．1．3 算法描述
5．1．4 系统结构选择
5．1．5 系统具体设计
5．1．6 系统仿真与验证
5．2 数字系统并发处理的设计
5．2．1 并发处理的基本概念
5．2．2 并发处理的基本方法
5．3 数字系统的算法描述
5．3．1 简化CPU的功能要求
5．3．2 CPU的行为描述
5．3．3 CPU的状态机描述
5．3．4 CPU的VHDL语言描述（RTL描述）
5．4 系统结构的选择和设计
5．4．1 数字系统的基本结构
5．4．2 数字系统模块划分的原则
5．4．3 系统模块之间的连接
5．4．4 系统模块之间的通信
5．4．5 数字系统结构的选择
5．5 数字系统优化的基本方法
5．5．1 相同电路的处理
5．5．2 改变运算顺序优化电路
5．5．3 尽量进行常数运算
5．5．4 使用相同的运算电路
5．5．5 优化的必要性及其工程实际意义
5．6 数字系统设计中的几个工程实际问题
5．6．1 提高系统工作速度的方法
5．6．2 缩小电路规模和降低功耗的方法
5．6．3 系统误操作成因及其消除方法
5．6．4 非同步信号的控制方法
5．6．5 典型状态机状态编码的选择

第6章 典型EDA开发工具介绍
6．1 简介
6．2 MAX+Plus Ⅱ使用说明
6．2．1 MAX+Plus Ⅱ概况
6．2．2 建立和编辑一个VHDL语言的工程文件
6．2．3 VHDL语言程序的编译
6．2．4 VHDL语言程序的仿真
6．3 Active-HDL使用说明
6．3．1 Active-HDL概况
6．3．2 建立一个新的设计项目
6．3．3 文件的编译及结构管理
6．3．4 设计文件波形仿真
6．3．5 生成测试平台并单步跟踪文件

第7章 仿真、逻辑综合和下载
7．1 数字系统的仿真
7．1．1 仿真输入信息的产生
7．1．2 仿真模块的编写
7．1．3 仿真△
7．1．4 不同级别的仿真要求
7．2 数字系统的逻辑综合
7．2．1 RTL描述至未优化的布尔描述的转换
7．2．2 布尔优化描述
7．2．3 门级映射
7．3 数字系统的下载
7．3．1 下载前的准备
7．3．2 配置

第8章 数字系统检测与可检测性设计
8．1 组合逻辑检测
8．2 时序电路检测
8．3 扫描检测
8．4 边界扫描
8．5 内置自测试

第9章 SOC和硬件／软件协同设计技术
9．1 硬件/软件（HW／SW）协同设计概述
9．1．1 硬件／软件协同设计方法学
9．1．2 数字系统的设计流程
9．2 SOC的开发应用及IP技术
9．2．1 SOC的开发应用
9．2．2 IP核的开发应用
9．2．3 SOC的设计方法
9．3 可编程单片系统（SOPC）及其设计工具
9．3．1 SOPC概述
9．3．2 Altera的SOPC解决方案
9．3．3 Quartus Ⅱ设计软件
9．3．4 Sopc Builder自动设计工具

第10章数字系统设计实例
10．1 uART串行接口芯片设计实例
10．1．1 UART引脚及内部结构
10．1．2 串行数据传送格式及控制字和状态字
10．1．3 UART芯片功能算法流程图描述
10．1．4 UART芯片的算法状态机图描述
10．1．5 UART芯片的VHDL语言描述
lO．1．6 UART芯片的仿真
10．2 洗衣机洗涤控制电路设计实例
10．2．1 洗衣机洗涤控制电路的性能要求
10．2．2 洗衣机洗涤控制电路的结构
10．2．3 洗衣机洗涤控制电路的算法状态机图描述
10．2．4 洗衣机洗涤控制电路的VHDL语言描述
习题与思考题
参考文献

前言/序言

　　随着计算机技术和微电子技术的发展，ASIC（Application Specific Integrated Circuit）设计或单片系统（System on a Chip）设计已成为当前电子电路设计的重要课题。为适应这一新的技术发展变化，所有从事电子电路设计的工程技术人员，在专业知识上必须上一个新的台阶，即从利用中、小规模的集成电路芯片构成系统向单片系统设计过渡；从用人工画电原理图的设计方法向形式化电路描述（用HDL语言描述）和电子设计自动化（Electronic DesignAutomation）设计方法过渡；从自下而上（Bottom Up）设计方法向自上而下（Top Down）设计方法过渡。由于当前的ASIC顶层设计已可以做到与底层工艺设计无关，这样，电子电路系统设计就可以从ASIC设计技术中分离出来，形成一门相对独立的学科，这门学科就是现代电子设计技术。现代数字系统设计是该学科的一个重要分支，其内容主要包括：逻辑代数；硬件描述语言（Hardware Descryiption Language）；组合电路和时序电路设计：数字系统设计方法及相关技术；数字系统硬件／软件协同设计（Hardware/Software Co-design）；数字系统的检测等。为顺应这种技术发展的变化，使学生在本科学习期间初步掌握现代数字系统设计的基本方法和技术，我们修改了原“数字逻辑电路”课程的内容，将其扩充成两门课程：“数字系统设计基础”（包括原“数字逻辑电路”课程的内容）和“现代数字系统设计”；也可以扩充成三门课程：“数字逻辑电路”、“硬件描述语言与EDA设计”、“现代数字系统设计”。本教材是“现代数字系统设计”的新编教材，它是《数字系统设计基础》的后续教材。
　　本教材从系统角度出发，介绍了利用现代电子电路设计技术-EDA技术，自上而下地设计数字系统的方法和技巧，使读者能更好地适应21世纪日新月异的电子电路设计发展的要求。
　　本教材第1章、第2章、第9章由徐君国、殷伟凤编写，第3章、第4章、第5章、第7章、第8章、第10章由侯伯亨、刘高平、殷伟风编写，第6章由刘高平、李国胜编写。本教材在编写过程中引用了诸多学者和专家的著作和论文中的研究成果，在这里向他们表示衷心的感谢。同时得到了浙江万里学院教务处及屠处长的关心和支持，也得到了西安电子科技大学出版社领导、编辑及有关人员的大力支持和帮助。在这里一并向他们表示衷心的感谢。
　　本教材的编写是面向21世纪进行教学内容和教材改革的一次尝试，其中所涉及到的某些观点和内容安排肯定会有不成熟或有待于进一步完善的地方。由于编者水平有限，错误和不当之处在所难免，殷切希望广大读者给予批评指正。
　　编者
　　2003年9月1日于浙江万里学院
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