数字电路逻辑设计题解 叶晓慧,李小珉 9787560936215 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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叶晓慧，李小珉 著

图书标签:

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• 叶晓慧
• 李小珉
• 9787560936215
• 电子工程

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560936215

商品编码：29700081311

包装：平装

出版时间：2006-01-01

基本信息

书名：数字电路逻辑设计题解

定价：17.80元

作者：叶晓慧,李小珉

出版社：华中科技大学出版社

出版日期：2006-01-01

ISBN：9787560936215

字数：304000

页码：394

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是与王毓银主编的《数字电路逻辑设计》（第三版）配套的习题解答，以作为教师从事该课程教学的辅助及学生学习的辅导用书。编者依照教学基本要求，在总结了自己教学经验的基础上，细化了教学基本要求。每章按知识要点、重点与难点、例题精选、习题解答的顺序编写。对每章的知识、重点、难点均作了明确细致的归纳，例题精选有的取材于学生常见的错误，有的取材于实际应用中的实例，它既紧扣教材的重点、难点，有力配合教学需求，同时又注意拓宽知识面，注重知识的综合应用。对教材的习题解答不仅有详细解答过程，同时还注重解题方法的研究，以达到启迪思维、培养能力的目的。
本书不仅是从事《数字电路逻辑设计》课程教与学的师生不可缺少的辅导读物，同时也可作为其他从事《数学电路》或《数字逻辑》教学的读者作为学习参考资料使用。

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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《集成电路芯片设计与实现》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入的学习平台，帮助他们掌握现代集成电路（IC）芯片设计与实现的全流程。从最基础的逻辑设计原理，到复杂的物理实现技术，再到系统级的验证和测试，本书力求覆盖IC设计领域的关键环节，为有志于投身这一前沿科技领域的工程师和研究人员提供扎实的理论基础和实践指导。 第一部分：数字逻辑设计基础与高级概念 本部分将从数字逻辑设计的基石——布尔代数和逻辑门电路入手，详细阐述其基本原理、运算规则以及常用逻辑函数的表示方法。我们将系统介绍组合逻辑电路的设计与分析，包括门电路的化简、译码器、多路选择器、编码器、比较器以及常用的加法器、减法器等算术逻辑单元的设计。通过丰富的实例，读者将学习如何将抽象的逻辑需求转化为具体的硬件电路。 接着，本书将深入探讨时序逻辑电路，这是构建复杂数字系统的核心。我们将详细讲解触发器（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）的工作原理、特性和设计应用，以及它们如何构成分频器、计数器、移位寄存器等基本时序模块。读者将理解状态机（有限状态机，FSM）的设计方法，包括摩尔型和米利型状态机的区别、状态转移图、状态转换表以及状态方程的推导，并学习如何利用这些工具设计控制器。 此外，本部分还将介绍先进的数字逻辑设计主题，如同步与异步时序设计、竞争与冒险的产生及消除、时钟同步化、流水线技术在提高性能方面的应用，以及差分信号、低功耗设计等现代IC设计中不可或缺的理念。通过对这些概念的深入剖析，读者将能够设计出更高效、更可靠的数字电路。 第二部分：硬件描述语言（HDL）与逻辑综合 在现代IC设计中，硬件描述语言（HDL）是连接抽象设计与物理实现的关键桥梁。本书将重点介绍两种主流的HDL：Verilog和VHDL。我们将详细讲解它们的语法结构、数据类型、运算符、行为级建模、数据流建模以及结构级建模等。通过大量的代码示例，读者将学习如何使用HDL来描述数字电路的功能，并掌握使用HDL进行模块化设计、层次化设计的思想。 本部分还将深入讲解逻辑综合的概念和流程。逻辑综合是将高层次的HDL描述转化为低层次的门级网表的过程。我们将详细介绍综合工具的工作原理，包括优化算法、约束设定（时序约束、面积约束、功耗约束）以及如何通过调整综合选项来优化设计结果。读者将学习如何编写可综合的HDL代码，以及如何理解和分析综合报告，从而有效地指导综合工具生成满足性能、面积和功耗要求的网表。 第三部分：静态时序分析（STA）与时序收敛 时序是数字IC设计中最具挑战性的方面之一。本部分将聚焦于静态时序分析（STA），这是确保芯片在规定时钟频率下稳定运行的关键技术。我们将详细讲解STA的基本概念，包括时钟周期、建立时间（setup time）、保持时间（hold time）、时钟偏移（clock skew）、时钟抖动（clock jitter）、输入/输出延迟（input/output delay）等。 本书将系统介绍STA的分析方法，包括建立时间分析和保持时间分析，以及如何识别和分析关键路径。读者将学习如何使用STA工具生成时序报告，并深入理解报告中的各项参数。更重要的是，我们将详细讲解时序收敛的策略和技巧。这包括但不限于：逻辑优化、流水线设计、状态机编码优化、布局布线对时序的影响分析、以及时钟树综合（CTS）在时序收敛中的作用。通过掌握STA和时序收敛的知识，读者将能够有效解决数字IC设计中的时序问题，确保芯片按设计目标运行。 第四部分：物理实现（布局布线）与版图设计 逻辑综合和STA之后，IC设计进入物理实现阶段，即根据门级网表和布局布线约束，在硅片上生成实际的物理版图。本部分将详细介绍物理实现的关键步骤。 首先，我们将讲解物理设计流程，包括： 导入网表与约束： 将综合后的网表以及时序、功耗、面积等约束信息导入物理设计工具。 宏单元放置： 放置预先设计好的标准单元库和宏单元（如RAM、ROM、PLL等），合理规划芯片的整体布局。 时钟树综合（CTS）： 设计和实现能够将时钟信号以最小偏差和抖动分发到芯片所有时钟端口的时钟网络，这是保证芯片时序稳定性的关键。 标准单元放置： 在宏单元之间和周围，以密集的方式放置大量的标准单元（如AND、OR、INV、FF等），以实现芯片的功能。 布线： 在标准单元和宏单元之间，利用多层金属布线来连接各个逻辑单元，形成完整的电路。 时钟门控与功耗优化： 应用各种技术，如门控时钟（clock gating），来降低芯片的动态功耗。 物理验证（DRC/LVS）： 在版图生成后，进行设计规则检查（DRC）和版图与网表一致性检查（LVS），确保版图符合制造工艺要求且与逻辑设计一致。 本书将详细阐述这些步骤的原理和常用技术，并介绍物理设计工具的基本操作和设计思想。读者将理解物理实现对芯片性能、功耗和面积的影响，以及如何通过合理的物理设计来优化最终的芯片质量。 第五部分：芯片验证与测试 芯片设计完成后，验证和测试是确保芯片功能正确性和质量的最后一道关卡。本部分将深入探讨芯片验证的理念和方法。 我们将介绍不同层次的验证方法，包括： 仿真验证： 使用HDL仿真器对RTL设计进行功能验证，确保设计行为符合规格。 形式验证： 利用数学方法证明电路的逻辑等价性，无需生成测试向量，能够覆盖所有可能的输入组合。 系统级验证： 在更高级别的抽象上进行验证，如使用C++、SystemC等语言进行模型验证，或者使用UVM（Universal Verification Methodology）等框架构建复杂的验证环境。 硬件验证： 利用FPGA等硬件平台对芯片设计进行加速验证。 读者将学习如何构建有效的验证平台，编写高质量的验证激励和检查器，以及如何进行覆盖率分析，以衡量验证的完备性。 在测试方面，我们将介绍芯片测试的基本原理，包括： 测试向量生成： 如何为芯片设计生成能够覆盖其功能和时序缺陷的测试向量。 可测试性设计（DFT）： 引入扫描链（scan chain）、内建自测试（BIST）等技术，以降低测试难度并提高测试覆盖率。 故障模型： 理解常见的硬件故障模型，如短路、开路、桥接故障等。 测试设备与流程： 简要介绍ATE（Automatic Test Equipment）在芯片量产测试中的应用。 通过本部分的学习，读者将能够全面理解芯片验证与测试的重要性，掌握相关的技术和方法，为成功量产高质量的芯片打下坚实基础。 总结： 《集成电路芯片设计与实现》力求成为一本集理论深度与实践广度于一体的权威指南。本书以清晰的逻辑、严谨的论证和丰富的案例，引导读者逐步掌握从逻辑设计到物理实现，再到验证测试的IC设计全流程。无论您是正在学习数字逻辑设计的学生，还是希望深入了解IC设计过程的工程师，本书都将为您提供宝贵的知识和实用的技能，助您在蓬勃发展的集成电路领域取得成功。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量给我留下了非常深刻的印象。拿到实体书的时候，就能感受到纸张的厚度和质感，内页的墨色清晰，线条和图表的展示都非常到位，即便是像逻辑门电路图这样的细节，也能够看得非常清楚，不会出现模糊不清的情况。这对于学习数字电路这种需要大量图形辅助理解的学科来说，简直是太重要了。很多教科书为了节省成本，在图表上总是做得比较敷衍，结果学生在学习过程中光是辨认电路符号都要费一番功夫，更别提理解其背后的逻辑关系了。但是这本题解在这一点上做得非常专业和细致，可以看出出版方对知识传播的认真态度。而且，书脊的装帧也比较牢固，即便是频繁翻阅查找特定章节的习题解析，也不会有松动的感觉，这对于经常需要翻阅参考的书籍来说，无疑是大大增加了它的耐用性。整体来看，这是一本让人愿意长期保存和反复研读的优秀教材辅助读物，单从物理属性上，就已经赢得了读者的好感。

评分☆☆☆☆☆

真正让我感到惊喜的是它对基础概念的梳理深度和广度。我过去在学习某些章节时，总是感觉教材讲得有些跳跃，理论推导过程一笔带过，等到做题时才发现自己对“为什么是这样”的理解还停留在表面。然而，这本书的解题思路往往是从最底层的逻辑原理出发，层层递进地剖析问题。它不仅仅是给出了正确答案的推导过程，更重要的是，它会穿插解释为什么选择这种特定的方法或者简化步骤，这对于建立严密的逻辑思维链条非常有帮助。比如，在涉及到组合逻辑电路的化简部分，它会详细对比不同化简工具（比如卡诺图和布尔代数）的适用场景和效率，而不是简单地使用最常见的那一种。这种深入浅出的讲解方式，让我感觉自己不是在看一个标准答案的复述，而是在跟随一位经验丰富的老师进行一对一的辅导，把那些看似玄奥的电路原理变得触手可及，极大地增强了我的自信心。

评分☆☆☆☆☆

在习题的难度梯度设置上，这本书的处理简直是教科书级别的典范。它并没有一股脑地堆砌那些让人望而生畏的复杂难题，而是非常巧妙地构建了一个循序渐进的学习路径。开始的几章，习题的难度非常基础，主要目的是巩固最基本的逻辑门操作和真值表分析，确保读者对最核心的概念没有丝毫的理解偏差。随着章节深入，它开始引入一些中等难度的综合性题目，要求综合运用多个知识点，比如时序逻辑的设计与分析。最令人称道的是，在每一章的末尾，总会穿插几道真正考验思维深度的“挑战题”。这些题目往往没有直接的套路可循，需要读者自己去灵活组合所学的理论和技巧。这种设计极大地锻炼了我们解决未知问题的能力，避免了“会做题但不会设计”的尴尬局面，让学习过程充满了节奏感和成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本书在细节处理上的严谨性也令人印象深刻，特别是对于那些容易混淆的概念和公式。在解析涉及到时序电路的同步与异步复位问题时，作者不仅清晰地区分了两种复位的效果，还配上了专门的图示来对比触发时序的细微差别，这一点在很多其他参考书上都是一带而过的。此外，对于一些高级的主题，比如有限状态机的设计，这本书似乎额外花费了笔墨去讲解状态编码的优化策略，这对于后续学习更复杂的数字系统设计打下了非常坚实的基础。可以明显感觉到作者是站在一个非常高屋建瓴的角度来编写这份解析的，他们似乎能预判到学生在学习过程中最容易在哪里卡住，并在关键节点上设置了详细的“避坑指南”。这种对学习者困境的深刻理解，使得这本书的实用价值远远超出了一个简单的“题解”范畴，更像是一本“疑难点攻克手册”。

评分☆☆☆☆☆

从我个人的学习体验来看，这本书的结构安排非常贴合实际教学进度。我发现它收录的习题类型和难度分布，与我们学校使用的教材的章节设置高度吻合，这使得我在课堂学习和课后巩固之间能够实现完美的衔接。很多时候，教材上的习题我们自己独立解决起来很吃力，但对照这本书的详尽解析后，很多原本晦涩难懂的知识点立刻豁然开朗。特别是那些涉及到多级组合电路化简和状态转移图绘制的部分，这本书提供的多种解法和优化思路，极大地拓宽了我的思路。它并没有把所有东西都简化成一种“标准答案”的模式，而是鼓励读者去探索不同的、同样有效的逻辑实现路径。这种开放性的思维引导，对于培养我们未来在工程实践中灵活运用所学知识至关重要，可以说，它为我打牢了坚实的数字逻辑基础，让我对后续的微机原理和嵌入式系统学习充满了信心。