数字电路设计与数字系统——21世纪信息通信系列教材 刘培植 9787563509942 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘培植 著

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• 刘培植
• 21世纪信息通信
• 9787563509942

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出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563509942

商品编码：29572509665

包装：平装

出版时间：2005-02-01

基本信息

书名：数字电路设计与数字系统——21世纪信息通信系列教材

定价：32.00元

作者：刘培植

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2005-02-01

ISBN：9787563509942

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.540kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地介绍了数字电路的基础知识，组合和时序电路的分析、设计方法，使读者对数字系统的构成及描述有较深入的了解，达到在具有较坚实的数字电路和数字系统理论知识的基础上，独立使用可编程逻辑器件、其他中小规模器件和计算机辅助分析、设计工具进行逻辑设计的能力、。同时，本教材也为后续计算机原理与接口、数字通信等专业课程提供了必要的基础知识和概念。
本教材注重前后学习内容的连贯性，在对一般数字电路分析和设计基础理论讲述的基础上，给出了较多的分析设计实例，并根据数字电路和数字系统设计技术的发展，强调新技术的使用及分析问题和解决问题能力的培养。
本教材可以作为电子、信息类专业本科生教材和教学参考书，也可作为相关专业工程技术人员的参考和培训教材。

目录

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章 数字技术基础
1.1 数字信号和数字电路
1.2 数字数制与编码
1.3 逻辑代数基础
1.4 逻辑表达式的标准形式
1.5 逻辑函数的化简
习题
第2章 逻辑门电路(集成逻辑门电路)
2.1 数字集成电路的特点和分类
2.2 晶体管的开关特性
2.3 二极管逻辑门
2.4 反相器
2.5 TTL集成逻辑门
2.6 ECL逻辑门
2.7 MOS管开关特性
2.8 NMOS逻辑门电路
2.9 CMOS逻辑门电路
2.10 不同逻辑电平的配合
习题
第3章 组合电路的分析与设计
3.1 组合逻辑电路的特点
3.2 组合逻辑电路的分析
3.3 小规模组合逻辑电路的设计
3.4 组合逻辑电路的冒险
3.5 常用的中规模组合逻辑电路与应用
习题
第4章 集成触发器
第5章 时序逻辑电路
第6章 中规模时序集成电路及应用
第7章 可编程逻辑器件
第8章 硬件描述语言VHDL
第9章 数模和模数转换
0章 数字系统设计
附录1 国产半导体集成电路型号命名法
附录2 集成电路主要性能参数
附录3 二进制逻辑单元图形符号说明
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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数字系统设计——原理、方法与实践 本书旨在深入探讨数字系统的设计原理、方法和实践，为读者提供一个全面而系统的知识体系，以应对日益复杂的数字电子产品开发挑战。本书尤其关注21世纪信息通信领域对数字技术提出的更高要求，涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛内容，力求使读者不仅理解“是什么”，更能掌握“怎么做”，并具备“为什么”的深刻洞察。 第一部分：数字电路基础与逻辑设计 本部分将为读者构建坚实的数字电路设计理论基础。我们将从最基本的数字信号和逻辑门概念入手，逐步深入到各类基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的原理、特性和应用。随后，重点讲解组合逻辑电路的设计与分析，包括卡诺图化简法、Quine-McCluskey算法等，以及译码器、编码器、多路选择器、数据选择器等常用组合逻辑模块的实现。 在此基础上，我们将转向时序逻辑电路。读者将深入理解触发器（RS, D, JK, T）的工作原理、状态转换特性以及不同触发器之间的相互转换。进一步，我们将讲解寄存器、计数器（同步、异步）等基本时序逻辑模块的设计与应用，并探讨有限状态机（FSM）的设计方法，包括状态图、状态表、状态编码以及状态机的硬件实现，这是构建复杂数字系统不可或缺的关键技术。 第二部分：数字系统构建模块与方法 本部分将聚焦于如何利用基础逻辑单元构建更复杂的数字系统模块。我们将详细介绍算术逻辑单元（ALU）的设计，包括加法器、减法器、比较器、逻辑运算单元的实现，并探讨如何集成这些功能到一个高效的ALU中。 存储器是数字系统的核心组成部分。我们将深入讲解随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的工作原理、结构及其在数字系统中的作用。读者将了解不同类型的RAM（SRAM, DRAM）和ROM（PROM, EPROM, EEPROM, Flash ROM）的特点和适用场景。 数据传输与同步也是数字系统设计中的重要议题。我们将讲解总线结构、数据同步与异步传输技术、握手信号的实现，以及如何设计高效的数据通路。此外，对移位寄存器、移位计数器等功能性模块的深入剖析，将有助于读者理解数据在数字系统中的流动与处理。 第三部分：可编程逻辑器件（PLD）与硬件描述语言（HDL） 随着集成电路技术的飞速发展，可编程逻辑器件（PLD）已成为数字系统设计的首选平台。本部分将全面介绍PLD的种类，包括PLA, PAL, CPLD和FPGA。我们将深入剖析FPGA的内部结构，包括逻辑单元（LUT, FF）、布线资源、输入/输出块（IOB）等，并详细讲解FPGA的设计流程，从逻辑设计、综合、布局布线到比特流生成和下载。 硬件描述语言（HDL）是现代数字系统设计的灵魂。我们将重点讲解Verilog HDL，这是当前业界最主流的HDL之一。读者将学习Verilog的基本语法、数据类型、运算符、过程语句（always, initial）、任务（task）、函数（function）等。本书将通过大量实例，演示如何使用Verilog描述组合逻辑、时序逻辑、状态机以及复杂的数字系统模块。同时，也会对VHDL语言进行适当介绍，以拓宽读者的视野。 第四部分：先进数字系统设计技术 在掌握了基础理论和PLD设计方法后，本部分将引导读者进入更先进的数字系统设计领域。我们将深入探讨处理器架构，包括精简指令集计算（RISC）和复杂指令集计算（CISC）的基本概念，以及指令集体系结构（ISA）的设计原则。读者将了解CPU的基本组成，如指令解码、执行单元、寄存器文件、存储器接口等。 微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）是现代嵌入式系统中至关重要的组成部分。我们将分析MCU的典型架构，包括CPU核、存储器、外围接口（GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC, Timer）等，并探讨DSP的特点，如MAC单元、流水线技术、指令集优化等，以及它们在通信、控制等领域的应用。 第五部分：系统级设计与验证 数字系统设计的复杂性日益增加，系统级设计方法和高效的验证策略变得至关重要。本部分将介绍更高层次的抽象，如高层次综合（HLS），它允许使用C/C++等高级语言进行硬件设计，并将其转换为RTL级代码。 数字系统验证是确保设计正确性的关键环节。我们将详细讲解验证的不同方法，包括功能仿真、时序仿真、形式验证以及基于测试平台的验证（Testbench）。读者将学习如何设计高效的测试平台，采用约束随机激励、覆盖率分析等高级验证技术，以最大程度地发现设计中的潜在错误。 第六部分：接口与通信协议 在信息通信领域，各种接口和通信协议是连接不同数字系统的桥梁。本部分将重点介绍常用的数字接口标准，如USB, SATA, PCIe等，并深入分析其物理层和协议层设计。 针对信息通信系统的特点，我们将详细介绍各类通信协议，包括同步串行通信（如SPI, I2C）、异步串行通信（如UART）、网络通信协议（如Ethernet, TCP/IP）以及无线通信中的数字调制解调技术。对这些协议的理解和实现，是构建现代信息通信系统的基础。 第七部分：功耗、性能与可靠性设计 在现代数字系统中，功耗、性能和可靠性是衡量设计优劣的重要指标。本部分将深入探讨低功耗设计技术，包括时钟门控、功率门控、动态电压频率调整（DVFS）等，并分析它们在降低能耗方面的作用。 同时，我们将分析性能优化的策略，例如流水线技术、并行处理、缓存设计等，并探讨如何通过各种手段提高数字系统的可靠性，包括纠错码（ECC）、冗余设计、故障检测与恢复等。 第八部分：未来趋势与前沿探索 展望未来，数字系统设计正朝着更高的集成度、更强的智能化和更广泛的应用领域发展。本部分将对一些前沿技术进行介绍，如片上系统（SoC）设计、异构计算、人工智能硬件加速器（如NPU, TPU）、以及量子计算中的数字逻辑基础等。 通过对这些内容的学习，读者将能够构建一个完整的数字系统设计知识框架，掌握从理论到实践的完整流程，并为未来在信息通信、嵌入式系统、人工智能等领域从事相关工作打下坚实的基础。本书力求理论联系实际，通过丰富的实例和练习，帮助读者深入理解数字系统设计的精髓，并激发其创新思维。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感受是，它是一本非常经典的数字电路设计教科书，内容详实，理论基础扎实。作者刘培植在梳理数字电路的演进过程以及基本原理方面功力深厚。从布尔代数到触发器，再到状态机的设计，都循序渐进，逻辑严谨。对于我这样需要建立牢固理论基础的学习者来说，这本书无疑提供了非常好的起点。书中的插图精美，表格清晰，文字描述也相对易懂，这使得阅读过程不会过于枯燥。但是，作为一本被定位为“21世纪信息通信系列教材”的书籍，我在其中并没有找到太多与当前信息通信领域前沿技术紧密结合的内容。例如，关于高级数字信号处理（DSPs）在现代通信系统（如4G、5G）中的应用，或者关于低功耗数字集成电路设计在移动设备中的重要性，这些方面的内容并没有得到充分的展开。我也希望书中能更多地提及一些实际的EDA工具（如Cadence, Synopsys等）的使用流程，以及在实际项目开发中可能遇到的挑战和解决方案。这本书更像是一位严谨的老师，将最基础、最核心的知识点一一传授，但如何将这些知识灵活运用于瞬息万变的通信领域，则需要读者自行去探索更广阔的天地。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我首先被它的名字所吸引——“数字电路设计与数字系统——21世纪信息通信系列教材”。这让我联想到这是一本能够引领我了解现代信息通信技术核心的著作。翻开书页，扑面而来的是严谨的学术风格，以及对数字电路基本概念的详尽阐述。从逻辑门的功能定义，到各种组合逻辑电路（如加法器、译码器）的设计，再到时序逻辑电路（如触发器、寄存器）的工作原理，每一个环节都力求清晰明了，配以恰到好处的图示和公式。这对于初学者而言，无疑是一份宝贵的学习资料，能够帮助他们建立起坚实的理论框架。然而，在我深入阅读的过程中，我逐渐感受到一种“重基础，轻应用”的倾向。尤其是在数字系统设计的部分，虽然讲解了如何构建状态机、如何进行时序分析，但对于如何在实际的通信芯片设计流程中应用这些技术，例如如何使用Verilog或VHDL进行硬件描述，如何进行逻辑综合和布局布线，以及如何进行实际的电路仿真和验证，这些具体的操作细节和实际案例的呈现，在我看来是比较有限的。我更期待的是，这本书能够提供更多与现代通信系统（如手机、路由器、基站等）相关的实际设计案例，让读者能够更直观地理解数字电路和数字系统如何在信息通信领域发挥关键作用。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电路设计与数字系统》在我购买之前，我对其内容有着非常高的期待，毕竟它被列为“21世纪信息通信系列教材”，而且作者是刘培植，这本身就代表了一种学术的严谨性和前沿性。然而，在我翻阅了大约一半的章节后，我不得不承认，虽然书中关于基础逻辑门、组合逻辑电路和时序逻辑电路的讲解是清晰且扎实的，但它在实际应用案例的深度和广度上，似乎并没有达到我期望的“21世纪”应有的高度。例如，在讨论FPGA设计的部分，虽然提到了Verilog HDL，但具体的代码示例和实现流程相对简略，对于希望从书本直接过渡到实际项目开发的读者来说，可能还需要大量的课外补充资料。我尤其希望书中能更多地结合当下热门的通信技术，比如5G、物联网等，来讲解数字系统的设计原理和实现方法，这样才能更好地体现教材的前沿性和实用性。目前书中更多的是偏向于理论知识的梳理和基础概念的讲解，这对于入门者来说是很有帮助的，但对于有一定基础，希望深入了解现代数字系统设计的人来说，可能会觉得意犹未尽，期待更多贴近实际应用的案例和更深入的分析。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本《数字电路设计与数字系统》时，我的第一反应是它看起来是一本非常“正统”的教材。封面设计简洁大气，书名和作者信息一目了然，给人一种值得信赖的感觉。翻开书，果然如此，内容安排得非常系统，从最基本的二进制数和逻辑运算，逐步深入到组合逻辑电路、时序逻辑电路，再到存储器和微处理器。我尤其欣赏书中对每一个概念的解释都非常到位，并且配合了大量的例题和习题，对于我这样需要反复练习才能掌握知识的学习者来说，提供了极大的帮助。然而，在阅读到后半部分，关于数字系统设计的章节时，我发现它更多地侧重于理论上的构建和分析，例如如何设计一个状态机，如何进行时序分析等，这些都是非常重要的基础。但对于如何将这些理论转化为实际可运行的数字系统，尤其是在现代通信设备中，如基带信号处理、射频前端控制等方面，书中的篇幅就显得有些不足了。我期望能够看到更多关于特定通信场景下的数字系统设计案例，比如在一个基站中，数字电路是如何协同工作的，或者在一个手机芯片中，各个数字模块是如何实现的。这本书的扎实性毋庸置疑，但如何在“21世纪信息通信”这个大背景下，展现出更强的现实应用指导意义，是我认为可以进一步提升的空间。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本书，是被其“信息通信系列教材”的定位所吸引，我当时想着，这肯定是一本能跟上时代步伐，涵盖最新技术动态的数字电路设计入门读物。打开书本，首先映入眼帘的是整齐的排版和清晰的图示，这无疑为阅读体验加分不少。书中对于数字逻辑基础的讲解，从布尔代数到卡诺图化简，再到各种触发器和计数器的原理，都做到了细致入微，逻辑清晰。我特别喜欢书中通过大量图示来辅助理解抽象概念的方式，这让原本枯燥的理论变得生动易懂。然而，随着阅读的深入，我开始感受到一种“厚重”但略显“陈旧”的学术气息。比如，书中关于大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）的介绍，虽然是经典内容，但对于当前蓬勃发展的可编程逻辑器件（PLD）和现场可编程门阵列（FPGA）在实际系统设计中的应用，似乎着墨不多。我期待的是能看到更多关于基于FPGA的嵌入式系统设计、数字信号处理（DSP）在通信系统中的具体应用，以及这些技术如何驱动信息通信领域的创新。这本书更像是一个扎实的地基，为读者打下了坚实的理论基础，但如何在此基础上建造出信息通信时代的摩天大楼，可能还需要读者自己去探索和实践。