计算机电路基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:陶洪 编

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2004-1

价格:21.00元

装帧:

isbn号码:9787111134466

丛书系列:

图书标签:

• 电路基础
• 模拟电路
• 数字电路
• 电子技术
• 计算机硬件
• 电路分析
• 基础电子学
• 电路原理
• 电子工程
• 高等教育

《数字逻辑设计与应用》简介 本书聚焦于现代电子系统和信息技术的核心基石——数字逻辑电路的设计、分析与实际应用。它旨在为读者提供一套全面、深入且具有实践指导意义的知识体系，从最基础的布尔代数原理出发，逐步构建起复杂数字系统的设计蓝图。 第一部分：理论基石与元件剖析（约400字） 本书伊始，将详尽介绍数字系统的数学基础——布尔代数。我们将系统梳理逻辑函数的表示方法（真值表、逻辑表达式），并重点讲解卡诺图（Karnaugh Map）和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法在逻辑函数化简中的应用，强调最小项和最大项的精确推导，确保读者能够高效地简化复杂逻辑电路。 随后，视角转向物理实现层面。本书详细阐述了半导体器件的开关特性，特别是双极型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在作为开关元件时的工作原理。在此基础上，我们深入剖析了主流的集成电路家族，包括直流通路（DCFL）、电阻晶体管逻辑（RTL）、二极管逻辑（DL）、以及占据核心地位的TTL（Transistor-Transistor Logic）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）逻辑系列。对这些逻辑门电路的内部结构、扇入、扇出、功耗、传播延迟等关键参数进行对比分析，使读者深刻理解不同逻辑系列的优缺点及其适用场景。 此外，本书专门辟出章节讨论逻辑电平、噪声容限和开关时间等实际电路特性，为后续的系统设计打下坚实的工程基础。 第二部分：组合逻辑电路设计与实现（约450字） 理论基础夯实后，本书的核心内容转向组合逻辑电路的设计与实现。我们首先构建标准模块库，包括基本的门电路、加法器（半加器与全加器）、算术逻辑单元（ALU）的基础结构，以及译码器（Decoder）、编码器（Encoder）、数据选择器（Multiplexer, MUX）和数据分配器（Demultiplexer, DEMUX）的详细设计方法。特别地，对多路复用器在实现任意逻辑功能中的灵活性将进行重点演示。 在数据选择与传输方面，本书详尽介绍了并行加法器（如超前进位加法器）的设计，并探讨了数字系统中的数据通路控制问题。 设计流程的规范化是本书强调的重点。我们将系统介绍需求分析、逻辑抽象、电路综合与优化的全过程，并辅以大量实例，如奇偶校验发生器与检测器、数字比较器等典型组合电路的应用案例。读者将学会如何使用硬件描述语言（HDL）的基本结构描述这些组合逻辑功能，为进入FPGA/ASIC设计领域做好准备。 第三部分：时序逻辑电路与状态机（约400字） 时序逻辑是构成记忆和控制功能的基础。本章深入剖析锁存器（Latch）与触发器（Flip-Flop）的结构、工作特性和时序要求（建立时间、保持时间）。我们详细分析了SR、D、JK和T型触发器的工作原理及其在异步和同步系统中的应用差异。 核心内容聚焦于同步时序电路的设计。我们将引入有限状态机（FSM）的设计方法论，包括状态图的绘制、状态分配的优化（如格雷码分配或独热编码的应用，以减少逻辑复杂度和避免竞争冒险），以及状态转移逻辑和输出逻辑的构建。本书将区分米利（Mealy）型和穆尔（Moore）型机器，并提供在实际控制器设计中选择合适模型的决策依据。 此外，本书专门探讨了时序电路中的竞争冒险（Hazard）问题的识别与消除技术，这对于保证系统稳定运行至关重要。我们还将介绍寄存器组、移位寄存器和计数器（同步/异步、环形/Johnson计数器）的构建与应用，展示它们如何在数据暂存、序列生成和频率分频中发挥关键作用。 第四部分：中大规模集成电路与系统级应用（约250字） 最后一部分将读者的视野从基础单元提升至系统集成层面。本书介绍了可编程逻辑器件（PLD）的基本概念，包括可编程只读存储器（PROM）、编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）的内部结构和编程方法。虽然重点在于原理，但也将简要概述现代现场可编程门阵列（FPGA）的基本架构，解释查找表（LUT）如何实现组合逻辑功能，以及内部的触发器资源如何支持时序逻辑。 通过多个综合案例，本书展示了如何利用上述工具链设计一个完整的小型微处理器控制器的基本结构，例如一个简单的指令译码和控制信号生成单元。案例强调了模块化设计、接口规范化以及系统级调试的工程实践。 本书的特色在于：紧密结合实际工程需求，注重从晶体管级原理到系统级抽象的无缝过渡，并辅以大量原理图和仿真分析，旨在培养读者构建可靠、高效数字系统的实际能力。

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老实说，我之前尝试过几本关于数字电路的书，但都因为过于偏重数学推导而让我望而却步。然而，《计算机电路基础》在这方面做到了极佳的平衡。它既没有回避深入的理论分析，比如布尔代数在复杂电路优化中的应用，也没有回避对实际硬件实现的考量。我特别喜欢它对卡诺图（Karnaugh Map）的应用讲解，它清晰地展示了如何从冗余的逻辑表达式中提炼出最简电路，这种对“效率”的追求贯穿全书。这本书的排版和图示设计也值得称赞，那些逻辑图和波形图清晰到令人发指，即使用黑白印刷，也能准确无误地分辨出各个逻辑门和信号的走向。对于那些追求极致效率和最小化元件数量的工程师来说，书中关于竞争冒险（Hazard）的消除方法和对反馈电路的稳定性分析，绝对是教科书级别的深度。它让你明白，在计算机内部，每一分功耗、每一个延迟都是被精确计算和控制的结果。

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对于我这种非科班出身，但对计算原理充满好奇的业余爱好者来说，这本书的价值简直是无法估量的。它成功地架起了一座从“电”到“信息”的桥梁。在讲解数制转换和编码标准时，作者非常耐心地解释了BCD码、格雷码以及ASCII码的底层逻辑，让我终于理解了计算机是如何用最原始的0和1来表示我们日常接触到的文字和数字的。更让我惊喜的是，书中竟然还有一章专门讨论了可编程逻辑器件（PLD）的基础结构，这部分内容在很多基础教材中是缺失的。这表明作者的视野并不仅限于传统的TTL/CMOS芯片，而是着眼于现代电子设计流程。通过学习PLD，我开始思考如何用硬件描述语言（虽然书中没有深入涉及HDL，但基础知识已经铺垫到位）来实现我的想法。这本书就像是为我打开了一扇通往底层硬件编程世界的大门，让我对未来学习FPGA和ASIC设计充满了期待。

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这本《计算机电路基础》实在是让我对数字世界的基本构建块有了全新的认识。我一直以为我对电子元件和逻辑门有点了解，但这本书深入浅出地讲解了从最基础的晶体管开关特性到复杂组合逻辑和时序逻辑电路的设计与分析过程，让我这个初学者也能跟上节奏。特别是关于CMOS技术在现代集成电路中的应用分析，简直是拨云见雾。作者并没有止步于理论公式的堆砌，而是通过大量贴近实际的例子，比如如何用基础门电路实现一个简单的四选一数据选择器，或者如何搭建一个基本的SR锁存器，让我直观地感受到了理论如何转化为实际的硬件功能。书中对时序逻辑电路中建立时间和保持时间的要求的阐述尤其到位，这在设计高速系统时至关重要，以往模糊的概念现在变得清晰锐利。它不仅仅是教你如何“画图”，更重要的是培养你“思考”电路如何工作的底层思维方式，那种把复杂的系统拆解成一系列简单逻辑操作的成就感，是其他任何教材都无法比拟的。我强烈推荐给所有想深入了解计算机底层架构的朋友。

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翻开这本书的瞬间，我感觉我正在经历一场跨越时空的工程探险。这本书的叙事方式非常引人入胜，它没有采用那种枯燥的教科书式的陈述，反而更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地传授毕生绝学。尤其是在介绍半导体器件物理特性那部分，作者巧妙地引入了历史背景，让读者了解到为什么会选择MOS管作为现代电路的核心，而不是早期的其他技术。这种宏大的叙事视角，极大地提升了学习的内在驱动力。更让我印象深刻的是，书中对于故障诊断和调试的章节，它提供了一套系统性的方法论，教我们如何利用逻辑分析仪和示波器来排查实际电路板上的问题，这完全是书本上少见的“实战经验”。对我这种动手能力较弱的学习者来说，这部分内容简直是无价之宝，它让我明白，电路设计和调试是同一个硬币的两面，缺一不可。读完这部分，我自信心大增，感觉自己离真正的硬件工程师又近了一步。

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这本书的语言风格非常稳健、权威，但又不失亲切感，读起来让人感觉非常踏实。它详尽地覆盖了组合逻辑和时序逻辑这两大支柱，并且对于如何搭建时钟域和同步电路进行了深入的探讨，这对于理解现代处理器中的流水线结构至关重要。我尤其欣赏它对实际芯片系列（如74系列）的引入，通过具体的型号，我们不仅学到了理论，还知道在实际采购和设计时应该选用哪种器件来实现特定的功能，这是一种非常实用的知识迁移。书中关于锁存器和触发器的对比分析，细致入微地指出了它们的区别和在不同场景下的适用性，成功避免了初学者常见的混淆。总的来说，这本书的结构逻辑性极强，知识点层层递进，阅读体验就像是跟着一位严谨的导师，一步步稳健地攀登知识高峰。它不仅是一本参考书，更是一套系统化的思维训练手册。

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