数字电路与系统 唐志宏,韩振振 9787563515752 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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唐志宏，韩振振 著

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• 9787563515752
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店铺： 天乐图书专营店

出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563515752

商品编码：29698111670

包装：平装

出版时间：2008-02-01

基本信息

书名：数字电路与系统

定价：29.80元

作者：唐志宏,韩振振

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2008-02-01

ISBN：9787563515752

字数：426000

页码：304

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是由具有多年丰富教学和实践经验的高校教师编写，密切结合实际，概念清晰，结构合理，重点突出，便于教学和学习。
本书内容包括数字电路基础、集成逻辑门、组合逻辑电路、触发器、时序电路、存储器和可编程逻辑器件、脉冲波形产生和定时电路、数模和模数转换电路、数字系统设计举例等，各章附有习题和答案。
本书可作为高校电子信息、计算机及自动化类等专业的教材和教学参考书，也可作为具有中等文化程度的工程技术人员和感兴趣的读者的自学读物。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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探索逻辑的奥秘：数字电路与系统设计 在现代科技飞速发展的浪潮中，数字电路与系统作为信息处理、通信、控制等领域的核心基石，其重要性不言而喻。从我们手中智能手机的芯片到庞大的数据中心，再到精密的航空航天设备，无不闪耀着数字电路设计的智慧之光。本书旨在深入浅出地剖析数字电路与系统的基本原理、设计方法与工程实践，带领读者一步步走进这个充满逻辑魅力的世界。 第一篇：数字电路基础——逻辑世界的基石 本篇将为读者构建坚实的数字电路理论基础。我们将从最基本的逻辑门开始，逐一介绍与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、异或门（XOR）、同或门（XNOR）等基本逻辑函数的原理和功能。通过大量直观的图示和生动的比喻，帮助读者理解这些逻辑门如何在输入信号的作用下产生特定的输出，以及它们如何成为构建更复杂电路的基本单元。 接下来，我们将深入探讨组合逻辑电路的设计。组合逻辑电路的特点是其输出仅取决于当前的输入，而不受过去状态的影响。我们将详细介绍如何使用真值表、卡诺图（Karnaugh Map）等方法来简化逻辑表达式，以及如何将简化后的表达式转换为实际的电路实现。从简单的加法器、减法器，到多路选择器、译码器、编码器等常用组合逻辑模块，我们将逐一讲解其工作原理和设计思路，让读者掌握分析和设计这类电路的能力。 然后，我们将进入时序逻辑电路的世界。与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路过去的输入和状态相关。我们将重点介绍触发器（Flip-Flop）的概念，包括SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等，以及它们在存储信息中的关键作用。我们将详细阐述各种触发器的状态转换和特性，并讲解如何利用触发器构成寄存器（Register），用于存储一组二进制数据。 此外，本篇还将深入探讨计数器（Counter）的设计。计数器是时序逻辑电路中的另一类重要组成部分，用于对事件进行计数。我们将详细讲解异步计数器和同步计数器的原理、结构和设计方法，包括行波计数器、行波进位计数器、二进制计数器、BCD计数器以及各种模数计数器。通过这些学习，读者将能够理解如何设计出能够实现特定计数功能的电路。 最后，本篇将介绍有限状态机（Finite State Machine, FSM）的概念。FSM是一种强大的模型，用于描述和设计具有记忆功能的数字系统。我们将详细介绍摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型有限状态机的区别和联系，以及如何利用状态图和状态转换表来设计和分析FSM。通过对FSM的学习，读者将能够掌握设计复杂时序控制逻辑的能力。 第二篇：数字系统设计——构建复杂功能 在掌握了数字电路的基本构建模块后，本篇将引导读者将这些模块组合起来，设计出更复杂的数字系统。我们将从半加器、全加器等基本逻辑单元出发，逐步构建出实现多位加法和减法的电路，并探讨溢出判断等关键问题。 接着，我们将深入讲解算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit, ALU）的设计。ALU是计算机中央处理器（CPU）的核心组成部分，能够执行算术运算和逻辑运算。我们将介绍ALU的结构，以及如何通过选择器来控制ALU执行不同的操作。 存储器是数字系统的另一个重要组成部分。本篇将介绍各种类型的存储器，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。我们将详细讲解RAM的读写操作原理，以及SRAM（静态RAM）和DRAM（动态RAM）的区别。对于ROM，我们将介绍PROM（可编程ROM）、EPROM（可擦除可编程ROM）和EEPROM（电可擦可编程ROM）等不同类型，以及它们在存储固定数据方面的应用。 数据通路的设计也是本篇的重要内容。数据通路是指数据在系统中的流动路径，包括寄存器、总线、算术逻辑单元等。我们将讲解如何设计高效的数据通路，以支持各种操作的快速执行。 控制器的设计是实现数字系统功能的关键。控制器负责发出控制信号，协调数据通路中各个部件的工作。本篇将介绍微程序控制器和硬连线控制器的设计思想和实现方法，以及如何设计出能够执行复杂指令序列的控制器。 此外，我们将简要介绍时钟信号在数字系统中的作用。时钟信号是数字电路工作的脉冲源，它同步了系统中各个部件的操作。我们将讨论不同类型的时钟信号，以及如何生成和分配时钟信号。 第三篇：硬件描述语言与逻辑综合——实现高效设计 在现代数字集成电路设计流程中，硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）扮演着至关重要的角色。本篇将重点介绍目前最主流的两种HDL：Verilog和VHDL。 我们将从HDL的基本语法开始，介绍如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑。通过大量的实例，我们将展示如何用HDL代码来表示逻辑门、触发器、寄存器、计数器以及更复杂的模块。读者将学习如何定义模块、端口、信号，以及如何使用赋值语句、条件语句、循环语句等来构建设计。 逻辑综合（Logic Synthesis）是将HDL代码转换为门级网表（Netlist）的过程，是芯片设计自动化（EDA）流程中的关键一步。我们将讲解逻辑综合的基本原理，包括逻辑优化、状态最小化、资源分配等。读者将了解逻辑综合工具如何理解HDL代码，并生成高效的、满足性能和面积要求的电路。 本篇还将介绍常用的EDA工具，如仿真器（Simulator）和综合工具（Synthesizer）。通过对这些工具的介绍，读者将了解如何使用它们来验证HDL设计的正确性，以及如何将设计转换为实际的硬件。 第四篇：FPGA与ASIC设计流程——从理论到实践 在掌握了数字电路与系统的理论知识和HDL设计方法后，本篇将带领读者了解数字系统在实际硬件上的实现。我们将重点介绍两种主要的数字集成电路实现技术：现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）和专用集成电路（Application-Specific Integrated Circuit, ASIC）。 首先，我们将深入探讨FPGA的工作原理和结构。我们将介绍FPGA内部的基本构成单元，如可配置逻辑块（Configurable Logic Block, CLB）、输入输出块（Input/Output Block, IOB）和可编程互连线。我们将讲解如何通过编程将HDL设计映射到FPGA的这些资源上，实现自定义功能的硬件。读者将学习FPGA的开发流程，包括代码编写、综合、布局布线和下载。 接着，我们将介绍ASIC设计流程。ASIC是为特定应用而设计的集成电路，具有高性能、低功耗和高集成度等优点。我们将概述ASIC设计的主要阶段，包括前仿（功能仿真）、逻辑综合、物理设计（布局布线）和后仿（时序仿真），以及流片（Tape-out）的概念。我们将讨论ASIC设计与FPGA设计在成本、性能和灵活性方面的权衡。 本篇还将简要介绍一些重要的设计考虑因素，如功耗管理、时序约束、信号完整性以及测试和验证。通过对这些内容的学习，读者将对数字系统的工程化设计有更全面的认识。 结语：展望数字世界的未来 数字电路与系统设计是一个充满活力和创新精神的领域。随着技术的不断进步，新的设计理念和工具层出不穷。本书旨在为读者打下坚实的理论基础，并提供实践指导，使读者能够自信地参与到数字系统的设计和开发中。无论是对计算机体系结构、嵌入式系统、人工智能硬件加速，还是通信系统等领域的探索，坚实的数字电路基础都将是不可或缺的通行证。希望本书能点燃您对数字逻辑的兴趣，并引导您在未来的科技创新之路上不断前行。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 天呐，这本书简直是打开了我对逻辑世界全新认知的一扇窗！我之前一直觉得数字电路这东西就是一堆枯燥的0和1，怎么也提不起兴趣。直到我翻开了这本书，那种清晰的逻辑推导和深入浅出的讲解方式，简直让人爱不释手。作者像是手把手地带着你从最基础的布尔代数讲起，每一个公式的推导都力求严谨，但又绝不生硬。最让我惊喜的是，书中对各种复杂组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析，不仅透彻，而且配图极其精妙，把抽象的概念具象化了。我记得有一次，我对着书上一个复杂的计数器电路卡住了，正准备放弃时，作者恰好用了一个非常形象的比喻来解释了反馈机制的作用，那一瞬间，豁然开朗的感觉简直无法用言语形容。这本书的叙述风格非常贴近一个经验丰富的工程师在和你分享心得，而不是冷冰冰的教科书语言。它成功地将一个公认难啃的硬骨头，变成了一场引人入胜的思维探险。我强烈推荐给所有想真正弄懂数字系统底层逻辑的同学和工程师，它绝对能帮你打下最坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 说实话，市面上讲数字电路的书不少，但大多要么过于偏重理论而忽略了实际应用中的“陷阱”，要么就是对基础概念一笔带过。这本书的厉害之处就在于它的平衡感把握得极好。它没有仅仅停留在理论的象牙塔里，而是非常注重系统化思维的培养。比如，在讲解存储器的设计时，它不仅详细分析了SRAM和DRAM的工作原理，还深入讨论了不同存储技术在功耗、速度和成本上的权衡，这对于后续进行系统级设计至关重要。我特别欣赏作者在讲解译码器和多路选择器这些基础模块时，总会穿插一些“设计者的视角”的思考，比如如何优化门电路数量以提高速度，或者如何处理信号竞争带来的毛刺问题。这种深入骨髓的工程实践感，是很多纯理论书籍所不具备的。读完之后，我感觉自己不再是单纯地“会画图”，而是真正理解了“为什么这样设计更好”。这本书更像是一本高级实战手册，而不是入门教材。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 这本书的排版和图示设计简直是教科书级别的典范。在这个信息爆炸的时代，内容固然重要，但如何有效地“传递”信息同样关键。这本书在这方面做得极为出色。每一个关键概念，无论是卡诺图的化简步骤，还是状态机的状态转移图，都被清晰地用图形化语言呈现出来，字里行间几乎没有多余的赘述。我个人对时序逻辑的学习一直比较吃力，但这本书中对触发器（Flip-Flop）的建立时间和保持时间（Setup and Hold Time）的解释，配合着波形图的动态展示，让我一下子明白了为什么时序约束是数字系统可靠运行的生命线。作者似乎非常明白读者的“痛点”，总能在最容易产生困惑的地方给出最简洁明了的注解。阅读过程非常流畅，很少需要频繁地往回翻阅查找上下文，这极大地提升了学习效率。如果你是一个视觉学习者，这本书的图文配合绝对会让你爱不释手。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 这本书的深度和广度都超出了我的预期。起初我以为它会集中在标准的CMOS逻辑门电路分析上，但令我惊喜的是，它花了相当大的篇幅去探讨了更现代、更贴近工业界实际的议题。例如，书中对可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA内部结构的介绍就非常详尽，它不仅仅是罗列了这些器件的特性，更是教会读者如何将之前学到的组合逻辑和时序逻辑知识“映射”到这些硬件描述语言（HDL）所能实现的底层结构上。这种从底层器件到上层可编程结构的无缝衔接，极大地拓宽了我的视野。它让我明白，掌握了这些基础原理，学习Verilog或VHDL这样的硬件描述语言才会事半功倍，因为你不再是盲目地写代码，而是精确地知道代码背后硬件是如何被构造出来的。对于有志于从事ASIC或SoC设计的读者来说，这本书提供了至关重要的“桥梁”知识。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 我必须称赞作者在知识体系构建上的宏大视野。这本书不仅仅关注电路层面的细节，它更致力于将数字电路置于整个“系统”的大背景下去考察。阅读的过程中，我能明显感受到作者在引导我们从“元件思维”向“系统思维”转变。从基础的逻辑门开始，逐步过渡到加法器、乘法器这些算术逻辑单元（ALU）的设计，再到更高层次的数据通路和控制单元的整合，整个流程的组织逻辑如同搭积木般严密且层层递进。最让我印象深刻的是，书中对时序逻辑系统（例如有限状态机）的分析，不仅仅停留在理论设计，还巧妙地引入了同步设计和异步设计的概念对比，并指出了在实际高速系统中进行时钟域交叉（CDC）处理的重要性。这种前瞻性的知识点设置，确保了读者在学完后，不仅能应对考试，更能直接面对工程中的复杂挑战。这本书的价值，在于它培养了一种从宏观到微观，再回归宏观的完整工程思维链条。