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內容簡介

　　《現代數字係統設計/新世紀計算機類專業規劃教材》從係統角度齣發，介紹瞭利用EDA技術，自上而下地設計數字係統的基本方法和技巧。其主要內容包括：第1章，數字係統設計概述；第2章，數字係統的建模和結構；第3章，數字係統的算法描述；第4章，數字係統的VHDL語言描述；第5章，數字係統設計的基本步驟和有關設計技巧；第6章，典型EDA開發工具介紹；第7章，仿真、邏輯綜閤和下載；第8章，數字係統檢測與可檢測性設計；第9章，SOC和硬件／軟件協同設計技術；第10章，數字係統設計實例。書中列舉瞭眾多實例，從工程實際齣發，討論瞭許多工程設計中遇到的棘手問題，例如，如何消除冒險現象，降低係統功耗，提高係統速度等。
　　《現代數字係統設計/新世紀計算機類專業規劃教材》簡明扼要，內容新穎，是一本麵嚮21世紀的革新教材。它可以作為大學本科和研究生的教科書，也可以作為從事電子電路設計的工程人員的參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 數字係統設計概述
1．1 數字係統發展概述
1．1．1 數字係統和集成電路技術發展簡史
1．1．2 數字係統與SOC設計技術
1．1．3 數字係統設計和EDA
1．2 數字係統設計方法
1．2．1 數字係統設計描述
1．2．2 設計過程
1．2．3 設計方法
1．2．4 硬件描述語言的特點

第2章 數字係統的建模和結構
2．1 設計與模型
2．2 數字係統的模型
2．3 數字係統的結構

第3章 數字係統的算法描述
3．1 數字係統算法流程圖描述
3．1．1 算法流程圖的符號及其描述方法
3．1．2 算法流程圖描述數字係統實例
3．2 狀態機及算法狀態機圖描述
3．2．1 狀態機分類及其特點
3．2．2 算法狀態機流程圖的符號及其描述方法
3．2．3 算法狀態機圖描述實例
3．2．4 算法流程圖至狀態圖的變換方法
3．2．5 狀態圖至算法狀態機圖的變換方法
3．2．6 C語言流程圖至算法狀態機圖的變換

第4章 數字係統的VHDL語言描述
4．1 VIDL語言描述數字係統的基本方法
4．1．1 VHDL語言描述電路的基本方法
4．1．2 常數、變量、信號所描述的對象
4．1．3 數據類型
4．1．4 運算操作符
4．1．5 屬性（ATTRBUTE）描述
4．2 VHDL語言的基本設計單元
4．2．1 VHDL語言的基本設計單元構成
4．2．2 構造體的子結構描述
4．2．3 庫、包集閤及配置
4．3 VHDL語言構造體的描述方式
4．3．1 構造體的行為描述方式
4．3．2 構造體的寄存器傳輸（RTL）描述方式
4．3．3 構造體的結構描述方式
4．4 VHDL語言的主要描述語句
4．4．1 順序描述語句
4．4．2 並發描述語句
4．5 基本邏輯電路設計實例
4．5．1 組閤邏輯電路設計
4．5．2 時序電路設計

第5章 數字係統設計的基本步驟和有關技巧．
5．1 數字係統設計的一般步驟
5．1．1 係統需求分析
5．1．2 算法設計
5．1．3 算法描述
5．1．4 係統結構選擇
5．1．5 係統具體設計
5．1．6 係統仿真與驗證
5．2 數字係統並發處理的設計
5．2．1 並發處理的基本概念
5．2．2 並發處理的基本方法
5．3 數字係統的算法描述
5．3．1 簡化CPU的功能要求
5．3．2 CPU的行為描述
5．3．3 CPU的狀態機描述
5．3．4 CPU的VHDL語言描述（RTL描述）
5．4 係統結構的選擇和設計
5．4．1 數字係統的基本結構
5．4．2 數字係統模塊劃分的原則
5．4．3 係統模塊之間的連接
5．4．4 係統模塊之間的通信
5．4．5 數字係統結構的選擇
5．5 數字係統優化的基本方法
5．5．1 相同電路的處理
5．5．2 改變運算順序優化電路
5．5．3 盡量進行常數運算
5．5．4 使用相同的運算電路
5．5．5 優化的必要性及其工程實際意義
5．6 數字係統設計中的幾個工程實際問題
5．6．1 提高係統工作速度的方法
5．6．2 縮小電路規模和降低功耗的方法
5．6．3 係統誤操作成因及其消除方法
5．6．4 非同步信號的控製方法
5．6．5 典型狀態機狀態編碼的選擇

第6章 典型EDA開發工具介紹
6．1 簡介
6．2 MAX+Plus Ⅱ使用說明
6．2．1 MAX+Plus Ⅱ概況
6．2．2 建立和編輯一個VHDL語言的工程文件
6．2．3 VHDL語言程序的編譯
6．2．4 VHDL語言程序的仿真
6．3 Active-HDL使用說明
6．3．1 Active-HDL概況
6．3．2 建立一個新的設計項目
6．3．3 文件的編譯及結構管理
6．3．4 設計文件波形仿真
6．3．5 生成測試平颱並單步跟蹤文件

第7章 仿真、邏輯綜閤和下載
7．1 數字係統的仿真
7．1．1 仿真輸入信息的産生
7．1．2 仿真模塊的編寫
7．1．3 仿真△
7．1．4 不同級彆的仿真要求
7．2 數字係統的邏輯綜閤
7．2．1 RTL描述至未優化的布爾描述的轉換
7．2．2 布爾優化描述
7．2．3 門級映射
7．3 數字係統的下載
7．3．1 下載前的準備
7．3．2 配置

第8章 數字係統檢測與可檢測性設計
8．1 組閤邏輯檢測
8．2 時序電路檢測
8．3 掃描檢測
8．4 邊界掃描
8．5 內置自測試

第9章 SOC和硬件／軟件協同設計技術
9．1 硬件/軟件（HW／SW）協同設計概述
9．1．1 硬件／軟件協同設計方法學
9．1．2 數字係統的設計流程
9．2 SOC的開發應用及IP技術
9．2．1 SOC的開發應用
9．2．2 IP核的開發應用
9．2．3 SOC的設計方法
9．3 可編程單片係統（SOPC）及其設計工具
9．3．1 SOPC概述
9．3．2 Altera的SOPC解決方案
9．3．3 Quartus Ⅱ設計軟件
9．3．4 Sopc Builder自動設計工具

第10章數字係統設計實例
10．1 uART串行接口芯片設計實例
10．1．1 UART引腳及內部結構
10．1．2 串行數據傳送格式及控製字和狀態字
10．1．3 UART芯片功能算法流程圖描述
10．1．4 UART芯片的算法狀態機圖描述
10．1．5 UART芯片的VHDL語言描述
lO．1．6 UART芯片的仿真
10．2 洗衣機洗滌控製電路設計實例
10．2．1 洗衣機洗滌控製電路的性能要求
10．2．2 洗衣機洗滌控製電路的結構
10．2．3 洗衣機洗滌控製電路的算法狀態機圖描述
10．2．4 洗衣機洗滌控製電路的VHDL語言描述
習題與思考題
參考文獻

前言/序言

　　隨著計算機技術和微電子技術的發展，ASIC（Application Specific Integrated Circuit）設計或單片係統（System on a Chip）設計已成為當前電子電路設計的重要課題。為適應這一新的技術發展變化，所有從事電子電路設計的工程技術人員，在專業知識上必須上一個新的颱階，即從利用中、小規模的集成電路芯片構成係統嚮單片係統設計過渡；從用人工畫電原理圖的設計方法嚮形式化電路描述（用HDL語言描述）和電子設計自動化（Electronic DesignAutomation）設計方法過渡；從自下而上（Bottom Up）設計方法嚮自上而下（Top Down）設計方法過渡。由於當前的ASIC頂層設計已可以做到與底層工藝設計無關，這樣，電子電路係統設計就可以從ASIC設計技術中分離齣來，形成一門相對獨立的學科，這門學科就是現代電子設計技術。現代數字係統設計是該學科的一個重要分支，其內容主要包括：邏輯代數；硬件描述語言（Hardware Descryiption Language）；組閤電路和時序電路設計：數字係統設計方法及相關技術；數字係統硬件／軟件協同設計（Hardware/Software Co-design）；數字係統的檢測等。為順應這種技術發展的變化，使學生在本科學習期間初步掌握現代數字係統設計的基本方法和技術，我們修改瞭原“數字邏輯電路”課程的內容，將其擴充成兩門課程：“數字係統設計基礎”（包括原“數字邏輯電路”課程的內容）和“現代數字係統設計”；也可以擴充成三門課程：“數字邏輯電路”、“硬件描述語言與EDA設計”、“現代數字係統設計”。本教材是“現代數字係統設計”的新編教材，它是《數字係統設計基礎》的後續教材。
　　本教材從係統角度齣發，介紹瞭利用現代電子電路設計技術-EDA技術，自上而下地設計數字係統的方法和技巧，使讀者能更好地適應21世紀日新月異的電子電路設計發展的要求。
　　本教材第1章、第2章、第9章由徐君國、殷偉鳳編寫，第3章、第4章、第5章、第7章、第8章、第10章由侯伯亨、劉高平、殷偉風編寫，第6章由劉高平、李國勝編寫。本教材在編寫過程中引用瞭諸多學者和專傢的著作和論文中的研究成果，在這裏嚮他們錶示衷心的感謝。同時得到瞭浙江萬裏學院教務處及屠處長的關心和支持，也得到瞭西安電子科技大學齣版社領導、編輯及有關人員的大力支持和幫助。在這裏一並嚮他們錶示衷心的感謝。
　　本教材的編寫是麵嚮21世紀進行教學內容和教材改革的一次嘗試，其中所涉及到的某些觀點和內容安排肯定會有不成熟或有待於進一步完善的地方。由於編者水平有限，錯誤和不當之處在所難免，殷切希望廣大讀者給予批評指正。
　　編者
　　2003年9月1日於浙江萬裏學院
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