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数字设计原理与实践（第4版·本科教学版）

作者: [美] 韦克利著 , 林生译

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2010-01

版次: 4

ISBN: 9787111289739

定价: 45.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 323页

正文语种: 简体中文

丛书: 电子与电气工程丛书

分类: 工程技术

1 张插图图片

　　《数字设计原理与实践（第4版·本科教学版）》结合作者严谨的学术风范与丰富的实践背景，讲述了插件板级和VLSI系统中的数字设计基本原理和实践需求，提供了广泛的逻辑设计实践，给出了大量实际应用，并配有丰富的练习题。全书共分9章，主要内容包括：数字设计介绍，数制和编码，数字电路，组合逻辑设计原理和实践，硬件描述语言（HDL），时序逻辑设计原理和实践，存储器、CPLD和FPGA。
　　《数字设计原理与实践（第4版·本科教学版）》条理清晰、简明易懂，可作为电气工程、计算机工程或计算机科学专业数字逻辑设计课程的教材，同时也可作为数字设计者的参考书。　　韦克利（JohnF．Wakerly），于斯坦福大学获得电子工程博士学位。他目前是思科系统公司广域网业务部主管工程项目的副总裁，还是斯坦福大学的兼职教授。他著有数字设计、微电脑体系结构、计算机可靠性等方面的50多部著作，并在电信与网络领域拥有13项专利。
　　译者简介：
　　林生，男，华南师范大学计算机学院教授。先后任教于西安电子科技大学信息工程系和华南师范大学计算机科学系，多年从事数字逻辑与数字系统、计算机网络方向的课程教学与科研。在数字逻辑设计方面，编著有《时序逻辑电路设计原理》，译著有《数字系统设计基础》和《数字设计：原理与实践（原书第3版）》。在计算机网络方面，编著有《计算机通信网原理》和（《计算机通信与网络教程》（第1版、第2版），译著有《计算机网络与因特网（原书第4版）》。
　　葛红，女，华南师范大学计算机学院副教授。1989年，于重庆大学自动化系本科毕业。1997年，于华南理工大学自动化系获得硕士学位，2004年获得博士学位。多年从事数字逻辑和数字系统方向的课程教学和实验指导，主要译著有《数字设计：原理与实践（原书第3版）》和《VHDL设计指南》。
　　金京林，女，华南师范大学计算机学院副教授。1984年于吉林大学本科毕业，1987年于中国科学院长春光学精密机械和物理研究所获得硕士学位。先后在北京化工大学计算机系和华南师范大学计算机系从事教学和科研工作，主要研究方向是计算机体系结构。主要译著有《数字设计：原理与实践（原书第3版）》。译者序
译者简介
前言
第1章数制和编码
1.1按位计数制
1.2八进制和十六进制
1.3常用按位计数制的转换
1.4十进制数的二进制编码
1.5字符编码
参考资料
训练题
练习题
第2章组合逻辑设计原理
2.1开关代数
2.1.1公理
2.1.2单变量定理
2.1.3二变量定理和三变量定理
2.1.4n变量定理
2.1.5对偶性
2.1.6逻辑函数的标准表示法
2.2组合电路分析
2.3组合电路的综合
2.3.1电路描述与设计
2.3.2电路处理
2.3.3组合电路最小化
2.3.4卡诺图
2.3.5最小化“积之和”表达式
2.3.6其他最小化问题
2.3.7程序化的最小化方法
2.4定时冒险
2.4.1静态冒险
2.4.2利用卡诺图发现静态冒险
2.4.3动态冒险
2.4.4设计无冒险电路
参考资料
训练题
练习题
第3章硬件描述语言
3.1基于HDL的数字设计
3.1.1为什么用HDL
3.1.2HDL工具组
3.1.3基于HDL的设计流程
3.2VHDL硬件描述语言
3.2.1程序结构
3.2.2类型、常量和数组
3.2.3函数和过程
3.2.4库和包
3.2.5结构形式的设计元素
3.2.6数据流形式的设计元素
3.2.7行为形式的设计元素
3.2.8时间尺度
3.2.9模拟
3.2.10测试平台
3.2.11时序逻辑设计的VHDL特性
3.2.12综合
参考资料
训练题
练习题
第4章组合逻辑设计实践
4.1组合型PLD
4.1.1可编程逻辑阵列
4.1.2可编程阵列逻辑器件
4.1.3通用阵列逻辑器件
4.1.4复杂型可编程逻辑器件
4.2译码器
4.2.1二进制译码器
4.2.2大规模元件的逻辑符号
4.2.33-8译码器74x138
4.2.4级联二进制译码器
4.2.5用VHDL实现译码器
4.3编码器
4.3.1优先级编码器
4.3.2优先级编码器74x148
4.3.3用VHDL实现编码器
4.3.4用Verilog实现编码器
4.4三态器件
4.4.1三态缓冲器
4.4.2标准MSI三态缓冲器
*4.4.3用VHDL实现三态输出
4.5多路复用器
4.5.1标准MSI多路复用器
4.5.2扩展多路复用器
4.5.3多路复用器.多路分配器和总线
4.5.4用VHDL实现多路复用器
4.6“异或”门和奇偶校验电路
4.6.1“异或”门和“异或非”门
4.6.2奇偶校验电路
4.6.39位奇偶校验发生器74x280
4.6.4奇偶校验的应用
4.6.5用VHDL实现“异或”门和奇偶校验电路
4.7比较器
4.7.1比较器结构
4.7.2迭代电路
4.7.3迭代比较器电路
4.7.4标准MSI大小比较器
4.7.5用HDL实现比较器
4.7.6用ABEL和PLD实现比较器
4.7.7用VHDL实现比较器
4.7.8用Verilog实现比较器
*4.8加法器.减法器和ALU
4.8.1半加器和全加器
4.8.2串行进位加法器
4.8.3减法器
4.8.4先行进位加法器
4.8.5MSI加法器
4.8.6MSI算术逻辑单元
4.8.7组间先行进位
4.8.8用VHDL实现加法器
参考资料
训练题
练习题

第5章时序逻辑设计原理
5.1双稳态元件
5.1.1数字分析
5.1.2模拟分析
5.1.3亚稳态特性
5.2锁存器与触发器
5.2.1S-R锁存器
5.2.2S-R锁存器
5.2.3具有使能端的S-R锁存器
5.2.4D锁存器
5.2.5边沿触发式D触发器
5.2.6具有使能端的边沿触发式D触发器
5.2.7扫描触发器
*5.2.8主从式S-R触发器
*5.2.9主从式J-K触发器
*5.2.10边沿触发式J-K触发器
5.2.11T触发器
5.3时钟同步状态机分析
5.3.1状态机结构
5.3.2输出逻辑
5.3.3特征方程
5.3.4使用D触发器的状态机分析
5.4时钟同步状态机设计
5.4.1状态表设计举例
5.4.2状态最小化
5.4.3状态赋值
5.4.4采用D触发器的综合
*5.4.5采用J-K触发器的综合
5.4.6采用D触发器的其他设计例子
5.5用状态图设计状态机
5.6用VHDL设计时序电路
5.6.1时钟电路
5.6.2用VHDL设计状态机
5.6.3VHDL状态机举例
5.6.4VHDL中的状态赋值
5.6.5VHDL中的流水线型输出
5.6.6不用状态表的直接VHDL编程
5.6.7更多VHDL状态机例子
5.6.8用VHDL定义触发器
5.6.9VHDL状态机测试平台
5.6.10反馈时序电路
参考资料
训练题
练习题

第6章时序逻辑设计实践
6.1锁存器和触发器
6.1.1SSI型锁存器和触发器
*6.1.2开关消颤
6.1.3最简单的开关消颤电路
*6.1.4总线保持电路
6.1.5多位寄存器和锁存器
6.1.6用VHDL实现寄存器和锁存器
6.2时序型PLD
6.2.1时序型GAL器件
6.2.2PLD定时规格说明
6.3计数器
6.3.1行波计数器
6.3.2同步计数器
6.3.3MSI型计数器及应用
6.3.4二进制计数器状态的译码
6.3.5用VHDL实现计数器
6.4移位寄存器
6.4.1移位寄存器结构
6.4.2MSI移位寄存器
6.4.3移位寄存器计数器
6.4.4环形计数器
6.4.5用VHDL实现移位寄存器
6.5同步设计方法
6.6同步设计中的障碍
6.6.1时钟偏移
6.6.2选通时钟
6.6.3异步输入
6.9同步器故障和亚稳定性
6.7.1同步器故障
6.7.2亚稳定性分辨时间
6.7.3可靠同步器设计
6.7.4亚稳定的定时分析
6.7.5更好的同步器
6.7.6其他同步器设计
6.7.7同步高速数据传输
参考资料
训练题
练习题

第7章存储器、CPLD和FPGA
7.1只读存储器
7.1.1ROM用于“随机”组合逻辑函数
*7.1.2ROM的内部结构
*7.1.3二维译码
7.1.4商用ROM的类型
7.1.5ROM的控制输入和定时
7.1.6ROM的应用
7.2读／写存储器
7.3静态RAM
7.3.1静态RAM的输入和输出
7.3.2静态RAM的内部结构
7.3.3静态RAM的定时
*7.3.4标准静态RAM
*7.3.5同步SRAM
7.4动态RAM
7.4.1动态RAM的结构
7.4.2SDRAM的定时
7.4.3DDRSDRAM
7.5复杂可编程逻辑器件
7.5.1XilinxXC9500CPLD系列
7.5.2功能块体系结构
7.5.3输入／输出块体系结构
7.5.4开关矩阵
7.6现场可编程门阵列
7.6.1XilinxXC4000FPGA系列
7.6.2可配置逻辑块
7.6.3输入／输出块
7.6.4可编程互连
参考资料
训练题
练习题
内容简介:
　　《数字设计原理与实践（第4版·本科教学版）》结合作者严谨的学术风范与丰富的实践背景，讲述了插件板级和VLSI系统中的数字设计基本原理和实践需求，提供了广泛的逻辑设计实践，给出了大量实际应用，并配有丰富的练习题。全书共分9章，主要内容包括：数字设计介绍，数制和编码，数字电路，组合逻辑设计原理和实践，硬件描述语言（HDL），时序逻辑设计原理和实践，存储器、CPLD和FPGA。
　　《数字设计原理与实践（第4版·本科教学版）》条理清晰、简明易懂，可作为电气工程、计算机工程或计算机科学专业数字逻辑设计课程的教材，同时也可作为数字设计者的参考书。
作者简介:
　　韦克利（JohnF．Wakerly），于斯坦福大学获得电子工程博士学位。他目前是思科系统公司广域网业务部主管工程项目的副总裁，还是斯坦福大学的兼职教授。他著有数字设计、微电脑体系结构、计算机可靠性等方面的50多部著作，并在电信与网络领域拥有13项专利。
　　译者简介：
　　林生，男，华南师范大学计算机学院教授。先后任教于西安电子科技大学信息工程系和华南师范大学计算机科学系，多年从事数字逻辑与数字系统、计算机网络方向的课程教学与科研。在数字逻辑设计方面，编著有《时序逻辑电路设计原理》，译著有《数字系统设计基础》和《数字设计：原理与实践（原书第3版）》。在计算机网络方面，编著有《计算机通信网原理》和（《计算机通信与网络教程》（第1版、第2版），译著有《计算机网络与因特网（原书第4版）》。
　　葛红，女，华南师范大学计算机学院副教授。1989年，于重庆大学自动化系本科毕业。1997年，于华南理工大学自动化系获得硕士学位，2004年获得博士学位。多年从事数字逻辑和数字系统方向的课程教学和实验指导，主要译著有《数字设计：原理与实践（原书第3版）》和《VHDL设计指南》。
　　金京林，女，华南师范大学计算机学院副教授。1984年于吉林大学本科毕业，1987年于中国科学院长春光学精密机械和物理研究所获得硕士学位。先后在北京化工大学计算机系和华南师范大学计算机系从事教学和科研工作，主要研究方向是计算机体系结构。主要译著有《数字设计：原理与实践（原书第3版）》。
目录:
译者序
译者简介
前言
第1章数制和编码
1.1按位计数制
1.2八进制和十六进制
1.3常用按位计数制的转换
1.4十进制数的二进制编码
1.5字符编码
参考资料
训练题
练习题
第2章组合逻辑设计原理
2.1开关代数
2.1.1公理
2.1.2单变量定理
2.1.3二变量定理和三变量定理
2.1.4n变量定理
2.1.5对偶性
2.1.6逻辑函数的标准表示法
2.2组合电路分析
2.3组合电路的综合
2.3.1电路描述与设计
2.3.2电路处理
2.3.3组合电路最小化
2.3.4卡诺图
2.3.5最小化“积之和”表达式
2.3.6其他最小化问题
2.3.7程序化的最小化方法
2.4定时冒险
2.4.1静态冒险
2.4.2利用卡诺图发现静态冒险
2.4.3动态冒险
2.4.4设计无冒险电路
参考资料
训练题
练习题
第3章硬件描述语言
3.1基于HDL的数字设计
3.1.1为什么用HDL
3.1.2HDL工具组
3.1.3基于HDL的设计流程
3.2VHDL硬件描述语言
3.2.1程序结构
3.2.2类型、常量和数组
3.2.3函数和过程
3.2.4库和包
3.2.5结构形式的设计元素
3.2.6数据流形式的设计元素
3.2.7行为形式的设计元素
3.2.8时间尺度
3.2.9模拟
3.2.10测试平台
3.2.11时序逻辑设计的VHDL特性
3.2.12综合
参考资料
训练题
练习题
第4章组合逻辑设计实践
4.1组合型PLD
4.1.1可编程逻辑阵列
4.1.2可编程阵列逻辑器件
4.1.3通用阵列逻辑器件
4.1.4复杂型可编程逻辑器件
4.2译码器
4.2.1二进制译码器
4.2.2大规模元件的逻辑符号
4.2.33-8译码器74x138
4.2.4级联二进制译码器
4.2.5用VHDL实现译码器
4.3编码器
4.3.1优先级编码器
4.3.2优先级编码器74x148
4.3.3用VHDL实现编码器
4.3.4用Verilog实现编码器
4.4三态器件
4.4.1三态缓冲器
4.4.2标准MSI三态缓冲器
*4.4.3用VHDL实现三态输出
4.5多路复用器
4.5.1标准MSI多路复用器
4.5.2扩展多路复用器
4.5.3多路复用器.多路分配器和总线
4.5.4用VHDL实现多路复用器
4.6“异或”门和奇偶校验电路
4.6.1“异或”门和“异或非”门
4.6.2奇偶校验电路
4.6.39位奇偶校验发生器74x280
4.6.4奇偶校验的应用
4.6.5用VHDL实现“异或”门和奇偶校验电路
4.7比较器
4.7.1比较器结构
4.7.2迭代电路
4.7.3迭代比较器电路
4.7.4标准MSI大小比较器
4.7.5用HDL实现比较器
4.7.6用ABEL和PLD实现比较器
4.7.7用VHDL实现比较器
4.7.8用Verilog实现比较器
*4.8加法器.减法器和ALU
4.8.1半加器和全加器
4.8.2串行进位加法器
4.8.3减法器
4.8.4先行进位加法器
4.8.5MSI加法器
4.8.6MSI算术逻辑单元
4.8.7组间先行进位
4.8.8用VHDL实现加法器
参考资料
训练题
练习题

第5章时序逻辑设计原理
5.1双稳态元件
5.1.1数字分析
5.1.2模拟分析
5.1.3亚稳态特性
5.2锁存器与触发器
5.2.1S-R锁存器
5.2.2S-R锁存器
5.2.3具有使能端的S-R锁存器
5.2.4D锁存器
5.2.5边沿触发式D触发器
5.2.6具有使能端的边沿触发式D触发器
5.2.7扫描触发器
*5.2.8主从式S-R触发器
*5.2.9主从式J-K触发器
*5.2.10边沿触发式J-K触发器
5.2.11T触发器
5.3时钟同步状态机分析
5.3.1状态机结构
5.3.2输出逻辑
5.3.3特征方程
5.3.4使用D触发器的状态机分析
5.4时钟同步状态机设计
5.4.1状态表设计举例
5.4.2状态最小化
5.4.3状态赋值
5.4.4采用D触发器的综合
*5.4.5采用J-K触发器的综合
5.4.6采用D触发器的其他设计例子
5.5用状态图设计状态机
5.6用VHDL设计时序电路
5.6.1时钟电路
5.6.2用VHDL设计状态机
5.6.3VHDL状态机举例
5.6.4VHDL中的状态赋值
5.6.5VHDL中的流水线型输出
5.6.6不用状态表的直接VHDL编程
5.6.7更多VHDL状态机例子
5.6.8用VHDL定义触发器
5.6.9VHDL状态机测试平台
5.6.10反馈时序电路
参考资料
训练题
练习题

第6章时序逻辑设计实践
6.1锁存器和触发器
6.1.1SSI型锁存器和触发器
*6.1.2开关消颤
6.1.3最简单的开关消颤电路
*6.1.4总线保持电路
6.1.5多位寄存器和锁存器
6.1.6用VHDL实现寄存器和锁存器
6.2时序型PLD
6.2.1时序型GAL器件
6.2.2PLD定时规格说明
6.3计数器
6.3.1行波计数器
6.3.2同步计数器
6.3.3MSI型计数器及应用
6.3.4二进制计数器状态的译码
6.3.5用VHDL实现计数器
6.4移位寄存器
6.4.1移位寄存器结构
6.4.2MSI移位寄存器
6.4.3移位寄存器计数器
6.4.4环形计数器
6.4.5用VHDL实现移位寄存器
6.5同步设计方法
6.6同步设计中的障碍
6.6.1时钟偏移
6.6.2选通时钟
6.6.3异步输入
6.9同步器故障和亚稳定性
6.7.1同步器故障
6.7.2亚稳定性分辨时间
6.7.3可靠同步器设计
6.7.4亚稳定的定时分析
6.7.5更好的同步器
6.7.6其他同步器设计
6.7.7同步高速数据传输
参考资料
训练题
练习题

第7章存储器、CPLD和FPGA
7.1只读存储器
7.1.1ROM用于“随机”组合逻辑函数
*7.1.2ROM的内部结构
*7.1.3二维译码
7.1.4商用ROM的类型
7.1.5ROM的控制输入和定时
7.1.6ROM的应用
7.2读／写存储器
7.3静态RAM
7.3.1静态RAM的输入和输出
7.3.2静态RAM的内部结构
7.3.3静态RAM的定时
*7.3.4标准静态RAM
*7.3.5同步SRAM
7.4动态RAM
7.4.1动态RAM的结构
7.4.2SDRAM的定时
7.4.3DDRSDRAM
7.5复杂可编程逻辑器件
7.5.1XilinxXC9500CPLD系列
7.5.2功能块体系结构
7.5.3输入／输出块体系结构
7.5.4开关矩阵
7.6现场可编程门阵列
7.6.1XilinxXC4000FPGA系列
7.6.2可配置逻辑块
7.6.3输入／输出块
7.6.4可编程互连
参考资料
训练题
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