逻辑设计与数字系统（下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:刘宝琴

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:2005-6

价格:28.00元

装帧:平装

isbn号码:9787302106906

丛书系列:

图书标签:

• 逻辑设计
• 数字系统
• 计算机组成原理
• 数字电路
• 电子工程
• 高等教育
• 教材
• 下册
• 理论与实践
• 电路分析

《逻辑设计与数字系统（下册）：硬件实现的艺术与复杂系统构建》 本书是《逻辑设计与数字系统》系列的下册，在前一卷的坚实基础上，深入探讨了现代数字系统设计中更为复杂和高级的主题。如果您已掌握了数字逻辑基础、组合逻辑和时序逻辑的基本原理，并渴望将这些知识转化为实际的、功能强大的硬件实现，那么本书将是您的理想选择。 核心内容与特色： 本书聚焦于将抽象的逻辑设计转化为具体、可执行的硬件。我们将从基础的数字系统构建模块出发，逐步深入到更具挑战性的设计领域。 第一部分：存储器与数据通路设计 寄存器文件与流水线寄存器： 详细介绍寄存器文件（Register File）的设计与实现，它作为CPU和许多数字系统中存储数据和指令的关键单元，我们将探讨其结构、读写时序以及如何在FPGA或ASIC中高效地实现。流水线寄存器（Pipeline Registers）是提升处理器性能的核心，本书将剖析其在指令流水线中的作用、设计要点以及如何优化其延迟。 计数器与移位寄存器： 除了基本的计数功能，我们将深入研究各种类型的计数器，如同步计数器、异步计数器、可预置计数器、环形计数器等，并探讨它们在时序控制、分频器等方面的应用。移位寄存器（Shift Registers）的设计将被详细阐述，包括串入串出、串入并出、并入串出、并入并出等模式，以及它们在串行通信、延迟线、伪随机序列发生器等方面的应用。 数据通路的设计与优化： 学习如何将独立的逻辑模块（如ALU、寄存器文件、多路选择器等）组装成功能完整的数据通路。我们将重点关注数据通路的吞吐量、延迟和功耗优化，介绍总线结构、数据传输协议以及如何在硬件描述语言（HDL）中有效地建模数据通路。 第二部分：控制器设计与有限状态机（FSM）的进阶应用 Mealy与Moore FSM的深度解析： 回顾并深化Mealy和Moore有限状态机的设计原理，着重分析它们在输出时序上的差异及其对控制器设计的具体影响。本书将通过大量实例，展示如何根据系统需求选择最合适的FSM类型。 异步状态机的设计与挑战： 探讨异步状态机（Asynchronous State Machines）的设计方法，理解其在避免时钟偏斜和亚稳态方面的优势，并深入分析异步设计中可能遇到的竞争冒险（Race Condition）和差分信号（Glitches）问题，以及相应的处理策略。 微程序控制器与硬连线控制器的比较与应用： 对比微程序控制器（Microprogrammed Controller）和硬连线控制器（Hardwired Controller）的设计理念、实现方式、灵活性和性能。本书将指导读者如何根据具体应用场景选择合适的控制器实现方式，并教授如何设计和实现一个简单的微程序控制器。 状态编码的最佳实践： 深入研究各种状态编码技术，如二进制编码、格雷码编码、优先编码等，并分析不同编码方式对FSM性能（如状态转移延迟、译码器大小）的影响。本书将提供状态编码选择的指导原则和优化技巧。 第三部分：时序逻辑的高级主题与同步设计 锁存器与触发器的深入剖析： 除了基本的D触发器，我们将探讨SR锁存器、JK触发器、T触发器等各种触发器的内部结构和工作原理，以及它们在特定时序控制场景下的应用。 时钟域交叉（CDC）问题与解决方案： 时钟域交叉是多时钟域数字系统中常见的挑战。本书将详细阐述CDC问题的成因，包括数据丢失、亚稳态等，并系统性地介绍各种解决方案，如单比特同步器（如二阶同步器）、握手信号、FIFO等，并提供如何在HDL中正确实现这些同步机制的指导。 亚稳态的产生与消除： 深入理解亚稳态（Metastability）的原理，分析其在触发器输入不稳定时的表现。本书将重点介绍消除或降低亚稳态概率的有效方法，并教授如何通过仿真和静态时序分析（STA）来验证亚稳态的规避。 同步设计原则与最佳实践： 强调同步设计在现代数字系统中的重要性，讲解如何构建可靠的、易于理解和维护的同步电路。本书将涵盖时钟分配、时序约束、时序收敛等关键概念，并指导读者如何在EDA工具中使用这些原则。 第四部分：存储器接口与外设通信 SRAM与DRAM接口设计： 学习如何设计和实现与静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的接口。我们将详细介绍它们的时序要求、地址/数据总线操作、读写周期，以及如何在HDL中建模这些接口。 UART、SPI、I2C等标准通信协议： 深入理解和实现通用的串行通信协议，如通用异步收发传输器（UART）、串行外设接口（SPI）和集成电路总线（I2C）。本书将提供这些协议的详细规范、状态机实现以及在嵌入式系统中的应用示例。 简单的总线结构设计： 学习如何设计和实现简单的数据总线，用于连接不同的数字模块。我们将探讨总线仲裁、地址译码、数据传输握手等关键机制。 第五部分：系统级考虑与验证 功耗分析与优化： 介绍数字系统中功耗产生的主要来源，如动态功耗和静态功耗，并提供在逻辑设计阶段进行功耗分析和优化的技术，如时钟门控、低功耗状态机的设计等。 时序分析（STA）基础： 引入静态时序分析（STA）的概念，理解其在验证设计时序正确性方面的重要性。本书将讲解时钟周期、建立时间、保持时间等基本概念，以及如何通过STA工具来发现和解决时序违例。 测试与验证策略： 强调测试和验证在数字系统设计中的核心地位。我们将探讨功能验证、形式验证、仿真测试（Testbench）的编写技巧，以及如何为设计准备有效的测试用例。 目标读者： 本书适合于电子工程、计算机科学、微电子学等专业的本科生、研究生，以及希望深入掌握数字系统设计原理的硬件工程师、FPGA/ASIC设计人员。 学习本书，您将能够： 熟练掌握复杂数字系统的硬件实现方法。 独立设计和构建高性能的存储器接口和数据通路。 精通有限状态机的各种高级应用和优化技巧。 深刻理解并解决时钟域交叉和亚稳态等关键问题。 掌握标准外设通信协议的设计与实现。 培养严谨的系统级设计思维和验证意识。 《逻辑设计与数字系统（下册）》不仅是一本技术手册，更是一次将逻辑转化为现实硬件的探索之旅。通过本书的学习，您将为设计更复杂、更强大的数字系统打下坚实的基础。

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我长期以来在寻找一本能够深入剖析“通信原理”核心概念的著作，而《现代通信系统分析》这本书恰好满足了我的需求。它最吸引我的是对信道编码和调制解调技术的数学推导非常详尽且逻辑连贯。例如，在讲解卷积码和维特比译码时，作者不仅给出了状态图，还非常耐心地解释了这些图是如何映射到实际的解码过程中的，避免了许多教科书那种直接给出公式却不解释推导背景的问题。此外，书中对噪声模型（如高斯白噪声）的分析极其到位，并结合实际的误码率（BER）性能曲线进行了对比分析，让人清晰地看到不同调制方式（PSK、QAM）在信噪比变化下的优劣。这本书的语言风格偏向于严谨的学术论述，对数学基础有一定要求，但正是这种深度，让它在工程应用层面具有极强的指导意义，是理解5G、Wi-Fi等现代无线通信技术底层逻辑的基石。

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我是在寻找一本能够系统梳理“微机原理与接口技术”的权威教材时，偶然翻到这本《计算机系统结构导论》的。初读之下，立刻被它宏大的视角和严谨的逻辑所折服。这本书没有过多纠缠于具体的汇编语言指令集细节，而是将重点放在了计算机硬件体系结构的设计哲学上，例如指令集精简与复杂之争（RISC与CISC的演变）、存储器的多级层次设计理念（Cache的作用与工作机制），以及指令并行和流水线技术是如何突破冯·诺依曼瓶颈的。作者对性能评估指标的阐述极其到位，清晰地划分了吞吐量、响应时间等概念，并且提供了量化的分析方法。这本书的深度非常适合有一定计算机基础，希望深入理解现代处理器内部工作机制的工程师或高阶学生。它提供的知识深度，远超一般大学教材的泛泛而谈，更像是一部技术发展史与前沿趋势的深度剖析报告，读完后对“快”的本质有了全新的认知。

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关于《嵌入式系统软件开发实战》，我必须说，这本书简直是理论与实践的完美结合体，对于想从零开始构建一个实时操作系统（RTOS）应用的人来说，简直是宝典级别的存在。它没有简单地堆砌代码，而是非常细致地讲解了中断服务程序（ISR）的设计规范、任务调度算法（如优先级反转问题及解决方案）的底层实现逻辑。特别是关于内存管理的部分，作者用非常直观的图表展示了静态分配、动态堆栈与内存池之间的权衡利弊，这在许多纯理论书籍中是很难见到的清晰度。通过书中提供的详细步骤和代码片段，我成功地在目标硬件上移植了一个小型文件系统，整个过程非常顺畅。这本书的价值在于，它教会了我们如何像嵌入式工程师一样思考问题——在资源极其受限的环境下，如何用最少的代价实现最健壮的功能。对于想跨入物联网和工业控制领域的开发者来说，这是一本绕不开的实践指南。

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接触《高级算法设计与分析》这本书，完全是一种“醍醐灌顶”的体验。很多算法导论书籍只是罗列了经典的算法，比如动态规划、贪心算法，但这本书的侧重点完全不同，它着重于如何针对特定问题场景，设计出满足特定约束条件的创新性算法。作者花了大量的篇幅来讨论算法的近似比和求解复杂度，而不是仅仅停留在时间复杂度的O表示法上。例如，书中对NP完全性理论的介绍，不仅解释了什么是归约，还用实际例子演示了如何将一个已知难解的问题映射到另一个问题上，这极大地拓宽了我对问题难度的认知边界。阅读过程中，我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的大师进行思维训练，学会了如何分解复杂问题、如何权衡精确解与近似解之间的价值。这本书的难度无疑是偏高的，但对于那些希望在计算理论或大数据优化领域有所建树的人来说，它提供的分析框架和解决问题的工具集是无价的财富。

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这本《电子电路基础与应用》简直是为初学者量身定做的，讲解深入浅出，完全没有晦涩难懂的感觉。作者在介绍基础的半导体器件特性时，用了大量的类比和生活化的例子，比如把PN结比作单向阀门，把三极管的工作原理比作水龙头，一下子就让人茅塞顿开。书中的电路图清晰明了，配图丰富，即便是对电路知识一窍不通的人，也能跟着图示一步步理解信号的输入、处理和输出过程。最让我欣赏的是，它不仅仅停留在理论层面，每一章后面都附带了大量的实际应用案例，比如简单的音频放大电路、电源稳压电路等等，读者可以动手实践，加深理解。这本书的结构设计也很合理，从最基础的电阻、电容、电感开始，逐步过渡到晶体管、运算放大器，最后涉及一些基础的数字逻辑电路概念，知识体系构建得非常扎实。我个人觉得，这本书对培养扎实的电路思维非常有帮助，是入门电子制作领域的绝佳敲门砖。

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