多值数字逻辑理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:浙江大学出版社

作者:朱玉成

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:2006-1

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787308049726

丛书系列:

图书标签:

• 多值逻辑
• 数字电路
• 计算机理论
• 逻辑设计
• 信息处理
• 布尔代数
• 多值函数
• 可编程逻辑
• VLSI设计
• 理论计算机科学

数字系统设计基础：从布尔代数到复杂电路实现 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字系统设计基础知识体系，重点关注数字电路设计中的核心理论、关键技术和实际应用。它不仅仅是对传统数字电子学概念的简单罗列，更是一部旨在培养读者系统性思维和解决复杂设计问题的实践指南。全书结构严谨，内容详实，覆盖了从最基本的逻辑门操作到大型集成电路设计流程的各个关键环节。 第一部分：逻辑基础与代数表达 本部分奠定整个数字电路设计所依赖的数学和逻辑基础。我们从布尔代数的公理与定理开始，详述了开关代数（Switching Algebra）在描述和简化数字逻辑中的核心作用。读者将学习如何使用布尔表达式来精确地表示任何数字逻辑功能，并掌握德摩根定理、分配律、吸收律等基本运算规则。 随后，重点转向逻辑函数的最小化技术。我们详细介绍了卡诺图（Karnaugh Map, K-Map）的绘制、应用及其在两位到五位逻辑函数简化中的强大能力，包括对“无关项”（Don't Cares）的处理。在此基础上，引入了更具系统性和通用性的组合逻辑代数法——奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey, Q-M）方法。Q-M方法被深入剖析，展示了如何系统地找出所有素蕴含式（Prime Implicants）并推导出最小乘积和或（SOP）或和的积（POS）表达式，这是硬件描述语言（HDL）综合的基础。 此外，本部分还对多值逻辑（Multi-Valued Logic）的概念进行了必要的区分和引入，但本书的核心关注点仍停留在标准的二进制逻辑系统，确保读者对当前主流数字电路的构建模块有扎实的理解。 第二部分：组合逻辑电路的实现与分析 在掌握了逻辑代数后，本书将焦点转移到实际的电路实现上。我们系统地分析了构成复杂组合逻辑系统的基本单元：标准逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的特性、阈值电压和传输延迟。特别强调了通用门逻辑（Universal Gates）（如NAND和NOR）在实际芯片制造中的优越性。 接着，深入研究了多种中等规模集成电路（MSI）的功能模块： 1. 编码器与译码器（Encoders and Decoders）：详细阐述了$N$到$2^N$译码器的结构、应用场景（如内存地址译码、七段显示驱动）及其对组合逻辑的分解作用。 2. 数据选择器（Multiplexers, MUX）：分析了$2:1$到$16:1$选择器的内部结构，展示了如何利用MUX实现任意组合逻辑功能，以及其在数据路由中的关键地位。 3. 数据分配器（Demultiplexers, DEMUX）：作为MUX的反向操作，探讨其在信号分发中的应用。 4. 加法器与算术单元：这是组合逻辑的核心应用之一。从半加器（Half Adder）和全加器（Full Adder）开始，逐步构建串行加法器、并行加法器（如先行进位加法器，Carry Lookahead Adder），并简要介绍减法器的实现原理（如补码运算）。 第三部分：时序逻辑电路与状态机设计 时序逻辑电路是数字系统实现记忆和控制功能的基础。本部分深入讲解了存储元件的工作原理和特性。 首先，从基本锁存器（Latches）（如SR Latch）的不稳定性和毛刺问题入手，过渡到时钟触发的触发器（Flip-Flops），包括主从结构（Master-Slave）和边沿触发（Edge-Triggered）的D, JK, T触发器。详细分析了建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）对系统稳定性的制约，以及次态表（Next-State Table）和状态图（State Diagram）的绘制方法。 然后，系统阐述了有限状态机（Finite State Machine, FSM）的设计与实现。 1. 米里（Mealy）和摩尔（Moore）模型：对比两种模型的区别、优缺点及其在不同控制场景下的适用性。 2. 状态分配与简化：讲解如何对状态进行有效的编码（如二进制编码、格雷码编码），以最小化所需逻辑门的数量，并讨论了消除冗余状态的必要性。 3. 同步与异步设计：对比了同步时序电路（Clocked Sequential Circuits）和异步时序电路（Asynchronous Circuits）的优缺点，特别强调了同步设计在现代超大规模集成电路（VLSI）中的主导地位。 第四部分：存储器与可编程逻辑器件 本部分将理论知识应用于实际的硬件构建模块。我们详细解析了随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的内部结构和工作原理，包括静态RAM（SRAM）的基本存储单元——六晶体管存储单元（6T Cell）的工作机制。 此外，本书对可编程逻辑器件（PLD）进行了全面的介绍，这是现代数字设计中不可或缺的一环： 1. 可编程只读存储器（PROM）及其阵列结构。 2. 通用阵列逻辑（GAL）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的宏单元（Macrocell）结构，展示了如何将组合逻辑和触发器集成在一个可编程芯片中。 3. 现场可编程门阵列（FPGA）的基本概念，介绍其逻辑块（Logic Block）、布线资源和I/O模块，为读者后续深入学习硬件描述语言（VHDL/Verilog）和实际硬件实现打下坚实基础。 第五部分：逻辑门电路的实际考量 本书的最后部分回归到实际电路的物理实现层面的考量，这对于理解电路性能至关重要。 我们深入分析了半导体开关技术，重点介绍CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑的结构、工作特性、静态功耗和动态功耗的来源。详述了扇入（Fan-in）和扇出（Fan-out）对驱动能力的影响，以及传输延迟如何限制电路的工作频率。 此外，讨论了在高速电路设计中必须面对的信号完整性问题，如竞争冒险（Race Hazards）的检测、消除方法，以及如何通过适当的逻辑设计（如使用实现冗余逻辑）来保证数字系统的可靠运行。本书强调，理解这些物理约束是设计出高效、可靠数字系统的关键。 通过以上五个部分的系统学习，读者将能扎实地掌握数字系统设计所需的理论基础、组合逻辑的构建能力、时序逻辑的状态控制方法，以及对现代可编程器件和实际电路特性的深刻理解。本书的侧重点在于原理的深度挖掘和设计方法的实用性，而非对特定厂商或软件工具的依赖。

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这本**《多值数字逻辑理论》**光是书名就透着一股深奥与前沿，让人忍不住想一探究竟。我作为一名刚接触这个领域的学习者，首先被其严谨的数学基础所吸引。开篇的章节似乎就扎实地铺陈了布尔代数之外的逻辑系统，例如格论和偏序集理论在其中扮演了核心角色。作者似乎没有满足于传统的开关理论，而是将焦点放在了如何用更精细的数学结构来描述和分析多值系统的行为。那些关于完备性、最小性以及功能表达的讨论，读起来像是在攀登一座知识的高峰，每攻克一个小节，都能感受到理论深度带来的满足感。特别是对于如何构建和证明多值完备系统的部分，逻辑推演的链条环环相扣，清晰而不失难度，让人体会到理论构建的精妙。这本书的结构安排似乎是遵循着从基础理论到具体应用逐步递进的脉络，没有急于展示那些炫酷的实际应用，而是先将“为什么”和“如何”在理论层面解释得透彻。对于想真正理解多值逻辑内核的读者来说，这种求本溯源的叙事方式无疑是极佳的指引。

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这本书的叙事节奏处理得相当巧妙，它不像某些技术书籍那样平铺直叙，而是带着一种学术的‘张力’。在深入探讨了基础的代数结构之后，它似乎突然转向了对实际系统复杂性建模的挑战。我特别关注了其中关于‘故障诊断与容错’的章节，这部分内容将抽象的逻辑理论与工程实际的需求紧密地结合了起来。书中可能探讨了如何利用多值逻辑的状态空间来识别和隔离那些在传统二值系统下难以察觉的亚稳态或软错误。这种将高深理论‘接地气’的处理方式，极大地提升了本书的实用价值。它没有停留在公式推导，而是展示了多值系统在处理不确定性、噪声或部分信息时的优越性，这对于设计下一代高可靠性嵌入式系统具有指导意义。我感觉作者对不同应用场景下的多值逻辑选择有着深刻的理解，这使得理论推导不再是空中楼阁。

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从整体阅读体验来看，**《多值数字逻辑理论》**的深度远超一般的高等工程教材，它更接近于一本研究生层面的专业参考书。作者在每一章末尾设置的‘思考题’和‘进一步阅读’建议，都显示出一种强烈的学术责任感，鼓励读者跳出书本的边界去探索更广阔的领域。这些延伸性的问题往往直指当前研究的前沿难点，比如如何将这些理论应用于神经形态计算或者非冯·诺依曼架构中。这本书的论述风格是内敛而自信的，它不迎合初学者的即时满足感，而是耐心地引导读者建立起对整个多值逻辑体系的宏观认知和微观洞察力。对于那些希望在逻辑设计、自动化理论或复杂系统建模领域做出深度研究的人来说，这本书无疑是一份沉甸甸的基石，值得反复研读，每一次重读都会有新的体会。

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这本书的装帧和排版，虽然是纯粹的学术风格，但其逻辑图表的绘制水平值得称赞。我注意到在介绍复杂的多值状态转换图或卡诺图的扩展形式时，图示清晰、标记准确，有效地弥补了文字描述可能带来的理解上的歧义。特别是在涉及到高阶多值函数的可达性分析部分，如果没有那些精细的图形辅助，光靠文字来描述状态空间的演化几乎是不可能的任务。这体现了作者在编写教材时，对读者学习体验的细致考量。很多技术书籍在这方面往往做得比较敷衍，但这本对待图表如同对待公式一样认真，确保了复杂的拓扑结构能够被直观地理解。对于需要调试或验证复杂多值电路的读者来说，这种视觉上的辅助简直是不可或缺的‘导航仪’。

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我一直认为，优秀的教材不应该只是知识的搬运工，更应该是思想的引导者。而这本**《多值数字逻辑理论》**给我的感觉，更像是一本思想深邃的学术专著。它在处理逻辑运算的非经典特性时，展现出了一种令人耳目一新的洞察力。我尤其欣赏其中对于模糊逻辑（Fuzzy Logic）与三值逻辑（Three-Valued Logic）的并列讨论，作者并没有将它们视为孤立的概念，而是试图在更宏大的多值框架下寻找它们的内在联系。书中对于‘中间值’的定义和处理方式，远比教科书上那些简单的‘真’、‘假’、‘未知’要复杂和有趣得多。那些关于特定多值代数（如Lukasiewicz代数或其他晶格代数）的详细推导，无疑是给那些想深入研究逻辑系统设计和验证的工程师和研究人员量身定做的‘硬菜’。阅读过程中，我发现自己不再仅仅满足于‘能用’，而是开始思考‘为什么这样设计’，这正是理论书籍的价值所在。

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