逻辑设计基础 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:马科维兹

出品人:

页数:651

译者:

出版时间:2006-9

价格:59.00元

装帧:

isbn号码:9787302135531

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好的，这是一份针对一本名为《逻辑设计基础》的书籍，撰写的不包含其内容的详细图书简介。 --- 《数字电路与系统设计：从器件到架构的深度探索》 本书简介 在当今信息技术飞速发展的时代，数字电路与系统是驱动一切现代电子设备的核心基石。从智能手机的微处理器到复杂的云计算服务器，其底层逻辑的严谨性与高效性决定了整个系统的性能上限。《数字电路与系统设计：从器件到架构的深度探索》旨在为有志于深入理解数字系统底层原理的读者，提供一条从最基础的物理实现到复杂系统构建的完整、连贯的学习路径。 本书并非专注于形式化的逻辑代数或开关理论的抽象推导，而是将重点放在如何将这些理论有效地转化为实际可工作的硬件。我们摒弃了对纯粹“逻辑门”组合的机械式讲解，转而采用一种更贴近现代集成电路（IC）设计流程的视角，构建起一套完整的设计方法论。 核心内容划分与深度解析： 第一部分：半导体器件基础与晶体管级建模 (The Transistor as the Fundamental Switch) 这一部分是理解所有后续数字电路行为的物理基础。我们首先会避开过于深奥的半导体物理学，直接聚焦于对数字设计至关重要的MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的实用模型。 CMOS工艺的本质理解： 详细解析CMOS（互补式金属氧化物半导体）技术的构建原理。我们不会止步于识别NMOS和PMOS的符号，而是深入探讨它们的导通、截止状态如何映射到0和1的电压电平。重点在于理解阈值电压（$V_{th}$）、漏电电流和亚阈值传导对实际电路功耗的影响。 晶体管级基础单元： 介绍反相器（Inverter）作为最基本的放大和反转单元，深入分析其静态传输特性曲线（VTC），并引入上升时间（$t_r$）和下降时间（$t_f$）的概念，这些是衡量电路速度的直接指标。 扇入与扇出约束： 探讨单个晶体管驱动能力（扇出）的限制，以及如何通过多级缓冲（Buffering）来满足复杂的连接需求，确保信号完整性。 第二部分：组合电路与时序电路的系统级实现 (From Gates to Functional Blocks) 在掌握了晶体管的开关特性后，本部分将视角提升至门级和寄存器传输级（RTL）的实现层面。 标准单元库的应用视角： 介绍现代设计流程中，设计者如何与预先设计好的标准单元库（Standard Cell Library）交互。我们探讨了不同类型的逻辑门（如NAND, NOR, XOR）在面积、速度和功耗上的权衡取舍。 组合逻辑的优化策略： 侧重于解决组合逻辑中的关键问题：竞争冒险（Hazards）。我们将分析竞争冒险的来源（例如，不同路径延迟的不匹配），并展示如何在电路层面（而非仅代数层面）消除这些有害的毛刺，确保输出的稳定性。 时序电路的精细控制： 时序电路是数字系统的“心跳”。本章详尽讲解了触发器（Flip-Flop）的结构及其工作原理，特别是D触发器和锁存器（Latch）的区别。时序约束的建立是核心：系统性地分析建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）违例，并给出在布局布线阶段如何通过调整互连线长度来满足这些约束的具体方法。 同步设计原则： 强调单比特时钟域（Single-Phase Clocking）的必要性，讲解时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）的基本目标——最小化时钟偏斜（Clock Skew）。 第三部分：中大型功能模块的构建与互连 (Building Blocks and Interconnect) 数字系统由相互连接的模块构成。本部分关注如何高效地构建和集成这些模块。 算术逻辑单元（ALU）的流水线设计： 不仅仅展示加法器的布尔表达式，而是侧重于如何设计一个高性能、多阶段的加法器（如超前进位加法器），以及如何将其拆分为多个流水线级以提高时钟频率。 有限状态机（FSM）的高效编码： 讨论如何使用One-Hot编码或Gray码来编码状态寄存器，以优化FSM的切换速度，避免因不必要的中间状态而引入竞争冒险。 存储元件的集成： 深入分析SRAM（静态随机存取存储器）单元的读/写操作机制，以及为什么SRAM比DRAM更适用于作为片上缓存（Cache）。 第四部分：系统级性能分析与功耗管理 (System Performance and Power Management) 现代芯片设计的瓶颈往往不在于逻辑的正确性，而在于性能和功耗的平衡。 静态时序分析（STA）的实际应用： 阐述STA工具如何通过提取电路的实际延迟模型，进行最坏情况和最好情况的路径分析，从而验证整个系统的时序是否满足要求。 动态功耗与静态功耗的分解： 详细解析动态功耗（开关活动引起）和静态功耗（漏电流引起）的物理来源。提供降低动态功耗的技术，如使用低电压设计、时钟门控（Clock Gating）和电源门控（Power Gating）。 异步与自适应设计简介： 对前沿设计方法的探索性介绍，如局部异步电路（如握手协议）在特定子系统中的应用潜力，以及利用反馈机制进行自适应电压和频率调节（DVFS）以实现能源效率最大化。 目标读者： 本书适合计算机工程、电子工程、微电子学等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及从事ASIC/FPGA设计、验证和系统架构工作的工程师。它要求读者具备基本的离散数学和电路学背景，但保证从零开始建立起对数字系统“如何工作”的直观和深刻理解。通过本书，读者将能够从硬件实现的角度理解并解决复杂的数字系统设计问题。

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我最近在学习《嵌入式系统设计》，这本书的内容非常详实，对于我理解如何将软件和硬件结合起来，构建一个能够独立工作的智能系统非常有帮助。书中从最基础的微处理器架构讲起，详细介绍了CPU的工作原理、指令集、存储器组织以及各种外围接口，比如GPIO、UART、SPI、I2C等等，这些都是构成嵌入式系统的基本要素。我特别欣赏书中关于实时操作系统（RTOS）的部分，它解释了任务调度、进程间通信、中断处理等核心概念，这对于编写高效、可靠的嵌入式软件至关重要。书中还提供了许多实际的编程案例，使用C语言编写，涵盖了从简单的LED闪烁到复杂的传感器数据采集和通信协议实现，让我能够边学边练，快速掌握嵌入式软件开发的技巧。另外，关于嵌入式硬件的选型和电路设计，书中也给出了很多实用的建议，比如如何选择合适的微控制器、如何设计电源管理电路、如何进行PCB布局等等。通过阅读这本书，我不仅学会了如何编写嵌入式软件，更对整个嵌入式系统的设计流程有了更全面的认识，从需求分析到硬件选型，再到软件开发和系统集成，每一个环节都衔接得非常紧密。

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最近偶然翻阅了《计算机网络原理》，这本书着实让我大开眼界。它就像一张地图，清晰地勾勒出互联网这张庞大而复杂的网的脉络。从最基础的物理层，即信号的传输方式，到数据链路层，解决的是同一网络内节点之间的数据传输问题，再到网络层，负责跨网络的路由选择，以及传输层，提供端到端的可靠或不可靠的数据传输服务，最后是应用层，我们熟悉的HTTP、FTP、SMTP等协议都归属于此。书中对于TCP/IP协议族的讲解尤为透彻，特别是TCP协议的可靠性机制，如三次握手、四次挥手、流量控制和拥塞控制，这些精妙的设计让我深刻理解了互联网能够稳定运行的奥秘。UDP协议的简洁高效也得到了充分的展示，让我们明白在某些场景下，牺牲一定的可靠性可以换来更快的传输速度。此外，书中还介绍了DNS域名解析、HTTP协议的请求与响应过程、电子邮件的工作原理等，这些都是我们日常上网必不可少的环节。阅读这本书，我不仅了解了互联网的“硬件”构成，更深入地理解了它“软件”的运作逻辑，仿佛亲眼见证了信息如何在世界各地之间传递。

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最近重拾了对数字电路的兴趣，手头刚好有一本《电子技术基础》，这本书对于理解数字信号的产生、传输和处理的原理真是功不可没。从最基础的二极管、三极管特性讲起，一点一点铺垫出逻辑门电路的构建，仿佛真的在搭建一座座微型的数字世界。书中对于各个元器件的物理原理都有非常细致的讲解，不是那种简单地罗列公式，而是通过图示和清晰的文字描述，让你能够理解为什么会有这样的特性，为什么它们能够实现特定的逻辑功能。特别是关于晶体管开关特性的分析，配上波形图，即使是对电子这方面接触不多的读者，也能大致把握其工作原理。然后，书中接着深入到组合逻辑和时序逻辑电路的设计，例如编码器、译码器、寄存器、计数器等等，这些都是构成复杂数字系统的基石。书里提供的设计实例非常实用，比如如何用逻辑门实现加法器、如何设计一个简单的时序控制器。我特别喜欢书中关于状态机设计的部分，它把抽象的逻辑流程可视化，让你能清晰地看到电路在不同输入下的状态变化，对于初学者来说，这是理解复杂逻辑行为的一大利器。总的来说，这本书的优点在于它的循序渐进，基础扎实，逻辑严谨，让你在掌握理论的同时，也能培养出实际的电路分析和设计能力。

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不得不说，《模拟电路基础》这本书在电路设计的道路上给了我极大的启发。它不仅仅是关于电阻、电容、电感这些基本元件的介绍，更深入地探讨了它们在不同电路中的行为方式和相互作用。从简单的放大电路开始，书中就非常详细地分析了晶体管和运放的各种工作模式，比如共发射极放大、共集电极放大等等，并用清晰的图表和公式推导解释了它们各自的增益、输入输出阻抗以及频率响应特性。我特别欣赏书中关于滤波器设计的章节，它不仅介绍了低通、高通、带通和带阻等几种基本滤波器类型，还对它们的性能指标，如截止频率、衰减斜率、品质因数等进行了深入的分析，并且提供了多种实现方式，包括有源和无源滤波器，让你可以根据实际需求选择最合适的方案。更让我惊喜的是，书中还涉及到了振荡电路和功率放大电路，这些是许多电子产品不可或缺的部分。通过对反馈原理的讲解，我理解了为什么振荡电路能够产生稳定的周期性信号，以及功率放大器如何有效地将信号能量放大。书中的例子也很贴合实际，例如如何设计一个音频放大器，如何构建一个简单的信号发生器，这些都让我感觉学到的知识触手可及，非常有成就感。

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最近读了《信号与系统》，这本书简直为我打开了理解信息世界的大门。它以一种极其系统和严谨的方式，将我们日常生活中接触到的各种信号（比如声音、图像、通信信号）以及处理这些信号的系统（比如滤波器、放大器、调制解调器）背后的数学原理一一揭示。我特别喜欢它对傅里叶变换的讲解，从最初的三角函数级数展开，到复指数形式，再到连续和离散的傅里叶变换，这一系列的推导过程，让人对信号的频谱特性有了前所未有的深刻认识。书中通过大量的例子，展示了傅里叶变换如何帮助我们分析信号的频率成分，如何理解滤波器的作用，以及如何在通信系统中实现信号的传输和接收。另外，拉普拉斯变换和Z变换的内容也同样精彩，它们将时域的微分方程转化为了代数方程，极大地简化了系统的分析和设计过程，尤其是在处理稳定性和瞬态响应方面，这些工具显得尤为强大。书中还详细介绍了卷积的概念，这是理解线性时不变系统输入输出关系的“万能钥匙”，通过卷积，我们可以预知系统对任意输入信号的响应。总的来说，《信号与系统》这本书不仅仅是一本教科书，它更像是一本指导手册，帮助我理解和驾驭这个由信号和系统构成的复杂而美妙的世界。

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哎，不理解软件学院开这门课的居心……

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