數(shù)字邏輯

前言

現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展，新技術(shù)、新器件不斷出現(xiàn)。本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中在講清數(shù)字邏輯電路的基本概念、理論方法的基礎(chǔ)上，對(duì)一些已經(jīng)很成熟的新技術(shù)和新器件有選擇地加以介紹，加強(qiáng)了可編程邏輯器件和數(shù)字系統(tǒng)的內(nèi)容、突出了VHDL語(yǔ)言在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，從而使數(shù)字邏輯的針對(duì)性和實(shí)用性得到加強(qiáng)。本書(shū)為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是作者在從事多年的教學(xué)和科研實(shí)踐基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成的，內(nèi)容全面，取材新穎，題例豐富，注重實(shí)踐教學(xué)和能力培養(yǎng)，有利于教師執(zhí)教，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)。讀者對(duì)象主要是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程的大學(xué)本科生，包括計(jì)算機(jī)系的學(xué)生、軟件學(xué)院的學(xué)生和非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)選修計(jì)算機(jī)課程的學(xué)生?？梢愿鶕?jù)不同的課程安排和教學(xué)要求，合理分配教材各部分內(nèi)容的課時(shí)比例，總的教學(xué)學(xué)時(shí)約為60～80小時(shí)。全書(shū)共7章，第1章數(shù)字邏輯基礎(chǔ)，第2章組合邏輯，第3章觸發(fā)器，第4章時(shí)序邏輯，第5章可編程邏輯，第6章硬件描述語(yǔ)言，第7章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本書(shū)由王春露主編和統(tǒng)稿。第1、2、5章由王春露、方維、余文執(zhí)筆，第3、4章由高荔執(zhí)筆，第6、7章由孫丹丹、楊旭東執(zhí)筆。本書(shū)由清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系楊士強(qiáng)教授主審；在編寫(xiě)過(guò)程中得到北京郵電大學(xué)體系結(jié)構(gòu)教研室許多老師的大力支持和幫助，在此致以衷心的感謝。限于編者水平，時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中必然存在不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎讀者對(duì)本書(shū)提出批評(píng)租建議。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要介紹數(shù)字邏輯電路和數(shù)字系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和方法。書(shū)中系統(tǒng)地闡述了數(shù)制與編碼、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件、VHDL硬件描述語(yǔ)言以及數(shù)字系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。本書(shū)可作為計(jì)算機(jī)、電子、通信及自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)的本科生教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

王春露，1969年出生，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系，現(xiàn)為北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副教
授、碩士生導(dǎo)師，北京郵電大學(xué)服務(wù)科學(xué)與智能交通技術(shù)研究中心主任。長(zhǎng)期從事“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)工作，積累了豐富的教學(xué)資源，形成比較成熟的課程體系。長(zhǎng)期從事相關(guān)領(lǐng)域科研工

書(shū)籍目錄

第1章 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)  1.1 數(shù)制與編碼  1.2 邏輯代數(shù)中的基本運(yùn)算  1.3 邏輯代數(shù)的基本規(guī)律  1.4 邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)  1.5 邏輯門(mén)電路  小結(jié)  習(xí)題第2章 組合邏輯電路  2.1 組合邏輯電路分析  2.2 組合邏輯電路設(shè)計(jì)  2.3 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)  2.4 常用的中規(guī)模組合邏輯標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件  小結(jié)  習(xí)題第3章 觸發(fā)器  3.1 基本RS觸發(fā)器  3.2 鐘控觸發(fā)器  3.3 主從JK觸發(fā)器  3.4 邊沿觸發(fā)器  3.5 集成觸發(fā)器  3.6 各類(lèi)觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換  小結(jié)  習(xí)題第4章 時(shí)序電路  4.1 時(shí)序電路的特點(diǎn)  4.2 時(shí)序電路邏輯功能的描述方法  4.3 時(shí)序邏輯電路分析  4.4 寄存器  4.5 計(jì)數(shù)器  4.6 脈沖分配器  4.7 序列信號(hào)發(fā)生器  4.8 同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)  4.9 異步計(jì)數(shù)器  4.10 中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用  小結(jié)  習(xí)題第5章 可編程邏輯器件  5.1 可編程邏輯陣列  5.2 可編程陣列邏輯  5.3 復(fù)雜可編程邏輯器件  5.4 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列  5.5 標(biāo)準(zhǔn)單元和客戶(hù)定制芯片  5.6 可編程器件的設(shè)計(jì)流程  5.7 可編程器件工具軟件介紹  小結(jié)  習(xí)題第6章 硬件描述語(yǔ)言VHDL簡(jiǎn)介  6.1 VHDL概述  6.2 VHDL設(shè)計(jì)文件的基本結(jié)構(gòu)  6.3 對(duì)象、類(lèi)型和屬性  6.4 VHDL的功能描述方法  6.5 VHDL的結(jié)構(gòu)描述方法  6.6 過(guò)程和函數(shù)  6.7 常用單元電路的設(shè)計(jì)實(shí)例  小結(jié)  習(xí)題第7章 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)  7.1 數(shù)字系統(tǒng)的基本概念  7.2 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法  7.3 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例  小結(jié)  習(xí)題附錄 第二套掃描碼參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：自頂向下的設(shè)計(jì)方法需要先進(jìn)的EDA設(shè)計(jì)工具和精確的工藝庫(kù)的支持，具有如下優(yōu)點(diǎn)。（1）自頂向下設(shè)計(jì)方法是一種模塊化設(shè)計(jì)方法，對(duì)設(shè)計(jì)的描述從上到下逐步由粗略到詳細(xì)，符合常規(guī)的邏輯思維習(xí)慣。（2）由于高層設(shè)計(jì)同器件無(wú)關(guān)，可以完全獨(dú)立于目標(biāo)器件的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)的最初階段，設(shè)計(jì)人員可以不受芯片結(jié)構(gòu)的約束，集中精力對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行最適應(yīng)市場(chǎng)需求的設(shè)計(jì)，從而避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的再設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，縮短了產(chǎn)品的上市周期。（3）由于系統(tǒng)采用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以完全獨(dú)立于目標(biāo)器件的結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)易于在各種集成電路工藝或可編程器件之間移植。（4）適合多個(gè)設(shè)計(jì)者同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多設(shè)計(jì)由一個(gè)設(shè)計(jì)者已無(wú)法完成，必須經(jīng)過(guò)多個(gè)設(shè)計(jì)者分工協(xié)作完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)的情況越來(lái)越多，在這種情況下，應(yīng)用自頂向下設(shè)計(jì)方法便于由多個(gè)設(shè)計(jì)者同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行合理分配，用系統(tǒng)工程的方法對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行管理。3.并行設(shè)計(jì)方法20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，深亞微米（DSM）已經(jīng)廣泛使用，系統(tǒng)級(jí)芯片的規(guī)模更大、更復(fù)雜，物理連線(xiàn)延遲、信號(hào)串?dāng)_和噪聲等互連效應(yīng)及功耗等都已成為影響VLSI產(chǎn)品性能的重要因素。在這種情況下，由于采用自上而下的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行與工藝無(wú)關(guān)的高層次行為功能設(shè)計(jì)時(shí)并不考慮物理上的互連效應(yīng)和功耗等的影響，與實(shí)際情況差異較大，因而常常產(chǎn)生設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，造成設(shè)計(jì)反復(fù)，并有可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)反復(fù)而不“收斂”。并行設(shè)計(jì)方法正是面對(duì)這一挑戰(zhàn)而提出來(lái)的。并行設(shè)計(jì)方法要求設(shè)計(jì)者從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有因素，要求在進(jìn)行層次功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，進(jìn)行層次物理設(shè)計(jì)規(guī)劃或虛擬物理設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中要并行、全面地規(guī)劃影響產(chǎn)品質(zhì)量、成本和開(kāi)發(fā)周期等相關(guān)的因素，通過(guò)各層次設(shè)計(jì)中的信息反饋，產(chǎn)生合理的約束集，并利用約束驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，重視協(xié)同設(shè)計(jì)，這樣可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的早期發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并及早解決問(wèn)題，避免設(shè)計(jì)過(guò)程的不收斂，確保設(shè)計(jì)成功。并行設(shè)計(jì)方法的最大特點(diǎn)是：概念設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)及物理設(shè)計(jì)（物理布局規(guī)劃等）統(tǒng)一考慮，并行地進(jìn)行工作。充分利用各層次設(shè)計(jì)中的信息反饋，形成合理的約束集，并依此優(yōu)化設(shè)計(jì)。通常，并行設(shè)計(jì)必須借助EDA設(shè)計(jì)工具才能進(jìn)行。7.3 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例在本節(jié)中，將基于VHDL硬件描述語(yǔ)言來(lái)介紹幾個(gè)具體數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，以此來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和步驟。7.3.1 實(shí)例一：經(jīng)典數(shù)學(xué)游戲一個(gè)人要將一只狗、一只貓、一只老鼠渡過(guò)河，獨(dú)木舟一次只能裝載人和一只動(dòng)物，但貓和狗不能單獨(dú)在一起，而貓和老鼠也不能友好相處，試模擬這個(gè)人將三只動(dòng)物安全渡過(guò)河的過(guò)程。

編輯推薦

《數(shù)字邏輯》：根據(jù)教育部“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)規(guī)范”組織編寫(xiě)與美國(guó)ACM和IEEE CS Computing Curricula最新進(jìn)展同步《數(shù)字邏輯》特色《數(shù)字邏輯》覆蓋了ACM和IEEEComputingCurricula最新要求以及教育部計(jì)算機(jī)教指委《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科規(guī)范》關(guān)于數(shù)字邏輯課程的全部重要的核心知識(shí)模塊，適時(shí)適量地增加了反映當(dāng)代本學(xué)科理論與技術(shù)發(fā)展前沿水平的新內(nèi)容（PLD及可測(cè)試性設(shè)計(jì)等），既體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)外最新大綱對(duì)本課程教學(xué)基本要求，也符合當(dāng)前我國(guó)高等學(xué)校對(duì)本課程教學(xué)內(nèi)容與課程體系改革的實(shí)際?！稊?shù)字邏輯》是作者總結(jié)多年數(shù)字邏輯課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，以作者多年講授本課程所形成的教案為基礎(chǔ)，輔以深受學(xué)生歡迎的課堂講授經(jīng)驗(yàn)和近10年對(duì)教育教學(xué)的研究成果撰寫(xiě)而成，強(qiáng)調(diào)綜合能力的培養(yǎng)。作者有著豐富的課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。在數(shù)字邏輯課程教學(xué)中采用了網(wǎng)絡(luò)課件、試題庫(kù)、CAI動(dòng)態(tài)演示課件等先進(jìn)的教學(xué)手段，該課程被評(píng)為北京郵電大學(xué)精品課程。作者將數(shù)字邏輯基礎(chǔ)理論與該領(lǐng)域的新技術(shù)緊密結(jié)合，突出了“基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性”，主要特點(diǎn)如下：·內(nèi)容先進(jìn)，組織合理對(duì)基本理論的闡述準(zhǔn)確、精練。在基礎(chǔ)理論架構(gòu)下，更新內(nèi)容，反映新技術(shù)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)與技能并重?！ど钊霚\出，易讀易懂注意突出教學(xué)的重點(diǎn)，分散教學(xué)的難點(diǎn)。問(wèn)題分析深入淺出，文字?jǐn)⑹鐾ㄋ滓锥阌趯W(xué)生的自學(xué)。·強(qiáng)化能力，習(xí)題恰當(dāng)引入豐富的應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生能夠從具體實(shí)例的分析中，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)習(xí)的知識(shí)，加強(qiáng)綜合訓(xùn)練，從而強(qiáng)化學(xué)生基本設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。精選例題、習(xí)題，側(cè)重于提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力?！そ滩慕ㄔO(shè)立體化、系列化配合主教材，進(jìn)行習(xí)題輔導(dǎo)書(shū)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、教師用書(shū)以及配套的電子教案、網(wǎng)絡(luò)課件、動(dòng)態(tài)演示課件、試題庫(kù)的建設(shè)，以構(gòu)成一個(gè)立體的教材體系。

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