數(shù)字邏輯

前言

數(shù)字邏輯是計算機類、電子類、自動化類大學本科學生重要的專業(yè)基礎課，是電子計算機的基礎理論之一。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路日新月異，促使數(shù)字系統(tǒng)設計發(fā)生了極大的變化，也對數(shù)字邏輯課程傳統(tǒng)的教學體系、內(nèi)容和方法提出了新的挑戰(zhàn)。數(shù)字邏輯是一門專業(yè)基礎課，它既要分析經(jīng)典的組合邏輯和時序邏輯的原理，又要兼顧數(shù)字器件的新發(fā)展及由此產(chǎn)生的有關數(shù)字系統(tǒng)設計的新技術和新方法。在編寫本教材時，我們力求在注重基礎知識，介紹基本理論和方法同時，盡可能反映近些年來數(shù)字技術的新發(fā)展和新應用。使讀者在掌握基礎知識的同時，對新技術和新方法有較全面的認識和了解。全書共十一章。第一章和第二章介紹數(shù)制、碼制、邏輯代數(shù)和函數(shù)化簡方法；第三～五章討論組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析和設計；第六章和第七章結合中、大和超大規(guī)模集成電路的應用討論組合邏輯、時序邏輯和數(shù)字系統(tǒng)設計的方法；第八～十章探討自動邏輯綜合、邏輯模擬和測試，以及硬件描述語言等先進設計技術；第十一章介紹廣泛使用的幾種器件的結構和特點。為便于讀者學習和掌握，使認識過程符合客觀規(guī)律，本書貫穿兩條主線，一條是器件一電路系統(tǒng)，另一條是基本理論一分析方法  設計方法。本書著眼于培養(yǎng)讀者分析問題和解決問題的能力以及邏輯思維的能力。對每一個邏輯問題的討論，力求思路清晰，深入淺出，避免就事論事，以期達到舉一反三的目的。最后，對為本教材的編寫提供支持的領導和同事表示誠摯的謝意。感謝高等教育出版社的編輯同志對教材出版的熱情幫助及付出的辛勤勞動，感謝漆文琰、嚴璟同志在資料整理、圖表制作、文字加工等方面所做的工作。限于編者水平，書中疏漏和不足之處在所難免，殷切希望讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書第一版是“教育部面向21世紀教學內(nèi)容和課程體系改革”的研究成果，被列入教育部面向21世紀課程教材、“九五”國家級重點教材。第二版被列為“十一五”國家級重點教材。    本書著重介紹數(shù)字系統(tǒng)邏輯設計的基本理論和方法，同時對數(shù)字技術的新成果和新方法作了適當介紹。    本書系統(tǒng)地闡述了以下內(nèi)容：數(shù)制與編碼，邏輯代數(shù)基礎，組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析與設計，數(shù)字系統(tǒng)設計，自動邏輯綜合，邏輯模擬與測試，硬件描述語言Verilog HDL，以及邏輯器件。    本書可作為計算機類、電子類、自動化類相關專業(yè)的教材，也可作為有關專業(yè)工程技術人員的參考書。

作者簡介

毛法堯教授，曾任華中科技大學教學指導委員會委員，計算機科學與工程系副主任，中國計算機教育專業(yè)委員會委員、本科學組副組長，全國高等學校計算機教育研究會理事、常務理事、副理事長兼學術委員會主任等職?，F(xiàn)任華中科技大學文華學院信息科學與技術學部常務副主任，華中科技大學武昌分校專家組專家，華中科技大學計算機科學與技術學院教學顧問。     
　　從教40年，主持多項科學研究和教學研究課題，編著7種著作，在《計算機學報》等刊物發(fā)表論文30余篇，《數(shù)字邏輯》教材在全國第二屆普通高等學校優(yōu)秀教材評選中獲國家教委一等獎。教學研究課題《整合與更新：計算機本科教學改革與建設》獲湖北省普通高校優(yōu)秀教學成果一等獎，科學研究課題《湖北省電力管理信息系統(tǒng)》獲湖北省科技成果二等獎享受國務院特殊津貼。

書籍目錄

第一章　數(shù)制與編碼　1.1　進位計數(shù)制  　1.1.1　十進制數(shù)的表示　  1.1.2　二進制數(shù)的表示　  1.1.3　其他進制數(shù)的表示　1.2  數(shù)制轉(zhuǎn)換  　1.2.1　二進制數(shù)與十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換　  1.2.2　八進制數(shù)、十六進制數(shù)與二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換　1.3  帶符號數(shù)的代碼表示　  1.3.1　真值與機器數(shù)　  1.3.2　原碼　  1.3.3　反碼　  1.3.4　補碼　  1.3.5　機器數(shù)的加、減運算　  1.3.6　十進制數(shù)的補數(shù)　1.4　數(shù)的定點表示和浮點表示　  1.4.1　數(shù)的定點表示　  1.4.2　數(shù)的浮點表示　1.5　數(shù)碼和字符的代碼表示　  1.5.1　十進制數(shù)的二進制編碼　  1.5.2　可靠性編碼　  1.5.3　字符代碼　小結　習題一第二章　邏輯代數(shù)基礎　2.1　邏輯代數(shù)的基本概念  　2.1.1　邏輯變量　  2.1.2　邏輯運算　  2.1.3　邏輯函數(shù)  2.2　邏輯代數(shù)的公理、定理及規(guī)則    2.2.1　邏輯代數(shù)的公理和基本定理    2.2.2　邏輯代數(shù)的重要規(guī)則  2.3　邏輯函數(shù)表達式的形式與轉(zhuǎn)換    2.3.1　邏輯函數(shù)的表示法    2.3.2　邏輯函數(shù)表達式的基本形式    2.3.3　邏輯函數(shù)表達式的標準形式    2.3.4　邏輯函數(shù)表達式的轉(zhuǎn)換  2.4　邏輯函數(shù)的化簡    2.4.1　代數(shù)化簡法    2.4.2　卡諾圖化簡法    2.4.3　邏輯函數(shù)化簡中有關問題的考慮  小結  習題二第三章　組合邏輯電路  3.1　邏輯門電路    3.1.1　簡單邏輯門電路    3.1.2　復合邏輯門電路  3.2　邏輯函數(shù)的實現(xiàn)    3.2.1　用“與非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)    3.2.2　用“或非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)    3.2.3　用“與或非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)    3.2.4　用“異或”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)  3.3　組合邏輯電路的分析  3.4　組合邏輯電路的設計    3.4.1　單輸出組合邏輯電路的設計    3.4.2　多輸出組合邏輯電路的設計  3.5　組合邏輯電路的競爭與冒險    3.5.1　競爭與冒險的產(chǎn)生    3.5.2　判別冒險……第四章  同步時序邏輯電路第五章  異步時序邏輯電路第六章  采用中、大規(guī)模集成電路的邏輯設計第七章  數(shù)字系統(tǒng)設計第八章  自動邏輯綜合第九章  邏輯模擬與測試第十章  Verilog HDL語言第十一章  邏輯器件參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 數(shù)制與編碼計算技術的進步促進了科學技術和生產(chǎn)的飛躍發(fā)展?，F(xiàn)在，計算機已廣泛應用于科學與工程計算、數(shù)據(jù)和信息處理、過程和實時控制、計算機輔助設計和輔助制造以及人工智能等領域。計算機是數(shù)字系統(tǒng)中最常見、最有代表性的一種設備。數(shù)字系統(tǒng)的特點是它所處理的信息都是離散元素，這些元素可以是各種數(shù)字、字母、算符及符號等。離散元素按不同方式排列可以表示各種信息，例如，字母C，O，M，P，U，T，E和R可組成單詞COMPUTER，數(shù)字1999表示一個確定的數(shù)，等等。在數(shù)字系統(tǒng)中，信息的離散元素是以稱為信號的物理量來表示的，電壓和電流就是最常用的電信號。通常，數(shù)字系統(tǒng)的信號為“有”或“無”兩個離散量，因此，稱為二進制信號。由于只有導通和截止兩種工作狀態(tài)的電子器件能可靠地反映兩個離散量，并且在工程上比較容易實現(xiàn)，加上人類的邏輯思維方式也傾向于二值，所以，數(shù)字系統(tǒng)常采用二進制信號。信號的離散量有的是自然形成的，有的則是對連續(xù)過程加以量化后而得到的。例如，一份學生成績單就是由離散量組成的，包括學生的學號、姓名、課程名稱、成績等。又如，科學技術工作者在進行科學研究工作時，常常要觀察連續(xù)的過程，但僅將一些特定的數(shù)值記錄下來并列成表，這樣就將連續(xù)的信息離散并且量化了，表格中的每一個數(shù)字都已成為離散量。數(shù)字系統(tǒng)處理的是離散元素，而這些離散元素通常以二進制形式出現(xiàn)，人們熟悉的十進制數(shù)不能被機器直接接收。因此，當人機通信時，需將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，以便機器接收。機器運算結束時，再將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。本章主要討論數(shù)字系統(tǒng)中數(shù)的表示方法。

編輯推薦

《數(shù)字邏輯》特色：涵蓋精簡數(shù)字邏輯課程中傳統(tǒng)、經(jīng)典內(nèi)容，突出新技術和新方法，著重培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力以及邏輯思維的能力，從而緊跟數(shù)字化技術日新月異的發(fā)展。全書內(nèi)容闡述貫穿“器件一電路一系統(tǒng)”與“基本理論一分析方法一設計方法”兩條主線，融基礎理論、實際應用及新的設計工具為一體，既有堅實的理論基礎，又有實用性較強的分析和設計方法。

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