Logic & Computer Design Fundamental 3/e pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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For Computer Science and Engineering courses in logic and digital design at the sophomore/junior level. Featuring a strong emphasis on the fundamentals underlying contemporary logic design using hardware description languages, synthesis, and verification, this book focuses on the ever-evolving applications of basic computer design concepts with strong connections to real-world technology.

《數字係統設計與計算機架構：從布爾代數到高性能處理器》 本書簡介 本教材旨在為讀者提供一個全麵且深入的數字係統設計與計算機體係結構的學習路徑。它不僅僅是一本介紹硬件基礎知識的入門讀物，更是一本側重於連接理論基礎與現代計算係統實現的權威指南。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從最基本的邏輯門電路到復雜的多核處理器設計原理的完整知識體係。 第一部分：數字邏輯基礎與組閤電路設計 本部分從最基本的數學工具——布爾代數開始，為後續的硬件設計打下堅實的理論基礎。我們將詳細闡述開關代數、邏輯函數的簡化方法，包括卡諾圖（Karnaugh Maps）和更通用的Quine-McCluskey方法。 接著，讀者將深入研究組閤邏輯電路的設計與實現。我們詳盡地介紹瞭各種基本邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）及其集成電路（IC）係列，特彆是TTL和CMOS技術的特性與應用。重點討論瞭多路選擇器（Multiplexers）、譯碼器（Decoders）、編碼器（Encoders）以及加法器（Adders）的設計，這些都是構建任何算術邏輯單元（ALU）的基礎模塊。對於更復雜的算術運算，本書將專門開闢章節介紹帶進位傳播的先行加法器（Carry-Lookahead Adders）的設計原理，強調速度優化的重要性。 第二部分：時序邏輯、狀態機與存儲器結構 在掌握瞭組閤邏輯之後，本書無縫過渡到時序邏輯電路。我們將深入剖析基本存儲元件：鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-Flops）（包括SR, JK, D, T型），並詳細分析它們在時鍾邊沿（Edge-Triggered）下的工作特性，以及亞穩態（Metastability）的産生和避免。 狀態機的設計是硬件實現控製邏輯的核心。本書采用Mealy和Moore兩種模型，通過實例全麵展示有限狀態機（FSM）的分析、綜閤與狀態圖的繪製。讀者將學習如何使用寄存器傳輸級（Register-Transfer Level, RTL）描述語言來建模和仿真這些控製單元。 此外，存儲器的結構和層次結構是理解計算機性能的關鍵。本部分詳細介紹瞭SRAM和DRAM的工作原理，並深入探討瞭高速緩存（Cache Memory）的組織方式——包括直接映射、全相聯和組相聯映射策略。緩存的寫迴/寫穿透（Write-Back/Write-Through）協議以及地址命中、未命中處理機製將被詳盡解析。 第三部分：數據通路與指令集架構（ISA） 本部分是連接底層硬件與上層軟件的橋梁。我們首先定義瞭指令集架構（ISA）的概念，探討瞭指令的格式、尋址模式（Addressing Modes）以及操作碼的設計原則。RISC（精簡指令集計算機）和CISC（復雜指令集計算機）的設計哲學將被對比分析，重點關注現代處理器如何平衡這兩者的優點。 隨後，本書將焦點轉移到數據通路（Datapath）的設計。讀者將學習如何使用RTL描述來構建一個能執行基本算術和邏輯操作的硬件結構。這包括ALU的設計細節、通用寄存器堆（Register File）的實現，以及數據在這些單元之間流動的控製邏輯。我們將通過一個簡化的、單周期（Single-Cycle）處理器的設計實例，清晰地展示指令的獲取、譯碼、執行和寫迴的全過程。 第四部分：處理器控製與流水綫技術 為瞭突破單周期設計的性能瓶頸，本書將深入講解指令流水綫（Instruction Pipelining）。我們將詳細剖析五級流水綫（取指、譯碼、執行、訪存、寫迴）的結構，並著重討論流水綫中的核心挑戰：數據依賴、控製依賴（分支預測）以及結構衝突。 針對這些衝突，本書提供瞭詳盡的解決方案，包括：數據前遞（Data Forwarding/Bypassing）技術，用於解決RAW依賴；以及分支預測與暫停/衝刷（Stall/Flush）機製，用於處理控製流的不確定性。讀者將通過對亂序執行（Out-of-Order Execution）基本概念的介紹，窺見現代高性能CPU的設計思路。 第五部分：互連、總綫與輸入/輸齣係統 一個獨立的處理器需要有效的I/O機製纔能與外部世界通信。本部分討論瞭係統總綫的結構，包括地址、數據和控製信號的時序交互。我們將分析仲裁（Arbitration）機製，如輪詢和鏈式仲裁，以管理多個設備對總綫的共享訪問。 輸入/輸齣係統（I/O Subsystems）的效率至關重要。本書將介紹中斷驅動I/O、直接內存訪問（DMA）的工作流程，以及I/O設備接口的設計標準。這些內容幫助讀者理解，為何即使擁有極快的CPU，係統整體性能仍可能受限於低效的I/O子係統。 第六部分：硬件描述語言（HDL）與現代設計流程 為瞭應對日益復雜的係統規模，硬件設計已高度依賴專業工具。本書的最後一部分將介紹硬件描述語言（HDL）在係統實現中的核心地位。我們將側重於VHDL或Verilog（具體取決於選擇的側重點）的基本語法結構，展示如何使用HDL來描述組閤邏輯、時序邏輯以及更抽象的RTL模型。 通過對綜閤（Synthesis）和布局布綫（Place and Route）流程的概述，讀者將瞭解HDL代碼如何被轉換為可製造的門級網錶，最終映射到現場可編程門陣列（FPGA）或專用集成電路（ASIC）中。這部分強調瞭設計驗證（Verification）和測試平颱（Testbench）編寫的重要性，確保所設計硬件的正確性和可靠性。 本書內容組織邏輯清晰，案例豐富且貼近工程實踐，是計算機工程、電子工程以及軟件工程專業學生深入理解計算機硬件工作原理的理想教材。它不僅教授“如何構建”一個數字係統，更旨在闡明“為何”以特定的方式進行設計，從而培養讀者進行高性能、高可靠性硬件設計的思維框架。

评分☆☆☆☆☆

說實話，《Logic & Computer Design Fundamental 3/e》這本書，我當初是因為它的封麵設計纔被吸引的。感覺很有科技感，又帶點神秘。拿到手後，纔發現它的內容更是驚為天人。我之前對電腦的理解，僅停留在軟體層麵，對硬體內部是如何協同工作，一直是一知半解。這本書就像一道光，照亮瞭我對電腦硬體世界的迷茫。它從最底層的邏輯閘開始，由淺入深地介紹瞭各種數位電路的設計原理和應用。我最印象深刻的是，書中對於有限狀態機的講解，非常到位，讓我理解瞭如何設計能夠記憶和響應狀態的電路。而且，書中的習題也很有趣，有時候會齣一些模擬真實世界問題的設計挑戰，讓我感覺像是在扮演一個真正的電路設計師。雖然有些數學公式和邏輯符號看起來會有點嚇人，但隻要你願意花時間去理解，你會發現它們都是解決問題的利器。這本書不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，引導我一步步解開電腦硬體的奧秘。

评分☆☆☆☆☆

喔，這本《Logic & Computer Design Fundamental 3/e》真的是經典中的經典！我當初為瞭準備大學部的數位邏輯課程，找瞭好久纔找到這本。翻開第一頁，就有一種紮實的感覺。它的內容編排非常循序漸進，從最基礎的邏輯閘、布林代數開始，一路講到狀態機、微處理器架構。書中的例題和習題設計都相當有深度，而且不會讓你覺得枯燥乏味。很多時候，解題的過程就像是在解開一個個有趣的謎題，能讓人深刻理解每一個概念的來龍去脈。我記得有一次卡在某個同步電路設計，反覆看瞭書中的幾個範例，然後又試著自己動手畫圖、驗證，終於豁然開朗。這本書的優點在於它不隻教你「怎麼做」，更重要的是讓你理解「為什麼要這麼做」。它的圖形化解釋非常直觀，很多抽象的概念，透過書中的圖示，都能變得非常容易理解。我強烈推薦給所有對數位邏輯、電腦硬體架構有興趣的學生，或者是有誌於從事相關領域的工程師，這絕對是一本可以讓你打下紮實基礎的入門與進階聖經。它教會我的不隻是知識，更是一種解決問題的思考模式。

评分☆☆☆☆☆

這本《Logic & Computer Design Fundamental 3/e》真的讓我在電腦硬體設計的世界裡，像個初次探索的冒險傢一樣，找到瞭方嚮。我當時對電腦內部到底是如何運作的，一直充滿瞭好奇。這本書就好像一本精心繪製的地圖，從最基本的邏輯元件開始，一步步帶我深入到更複雜的電腦架構。它對於數位係統的設計原理，有著非常清晰且係統性的闡述。我特別喜歡書中對於各種電路的模擬和驗證的講解，像是時序圖、狀態圖等，這些工具的運用讓原本有些抽象的理論，變得更加具體可感。我還記得有一章節，講述瞭微處理器的工作流程，那簡直讓我驚為天人，原來我們日常使用的電腦，內部是這樣精密地運作著。雖然有些地方確實需要花點時間去消化，尤其是後麵的章節，但隻要耐心跟著書中的脈絡走，你會發現自己對於電腦硬體架構的理解，真的會提升到一個全新的層次。這本書的優點在於它的嚴謹性和廣泛性，對於想要深入瞭解電腦「心臟」運作原理的人來說，絕對是一本不可或缺的工具書。

评分☆☆☆☆☆

對於《Logic & Computer Design Fundamental 3/e》，我的感受隻能用「紮實」來形容。這是一本你絕對不能隻看不練的書。書中的內容涵蓋瞭從基礎邏輯運算到複雜的係統設計，每一個環節都環環相扣，讓你不得不佩服作者的功力。我記得在學習除法器的部分，書中提供的設計方法，簡直就是一種藝術。它不隻是告訴你怎麼做，更解釋瞭背後的原理，以及不同設計方法的優劣。這讓我對硬體設計有瞭更深刻的理解，不再是死記硬背，而是真正地理解瞭每一個電路模組的用途和意義。書中的圖解和示意圖都畫得非常清楚，對於理解那些複雜的時序和控製信號非常有幫助。我曾經花瞭好幾個晚上，對著書中的一個範例，自己動手畫電路圖，並用軟體模擬驗證，最終成功運行起來的成就感，是無法言喻的。這本書的優點在於它能夠培養你的邏輯思維能力，讓你能夠從根本上理解電腦硬體的工作原理。

评分☆☆☆☆☆

這本《Logic & Computer Design Fundamental 3/e》是我在大學時期，一本讓我又愛又恨的書。愛的是它紮實的內容和循序漸進的教學方式，恨的是它的難度確實不小，需要投入大量的時間和精力去鑽研。書中對於組閤邏輯和序嚮邏輯的講解，我認為是相當齣色的。它從最簡單的與非門、或非門開始，逐步引導讀者進入到更複雜的邏輯電路設計，例如加法器、減法器、解碼器、編碼器等等。我特別欣賞書中對於這些基本模組的設計思路和優化方法的探討，這讓我意識到，即使是簡單的電路，也蘊含著許多巧妙的設計智慧。而當書中進入到狀態機和微處理器架構的部分時，更是讓我感覺像是在探索一個全新的世界。它讓我看到瞭硬體是如何一步步實現複雜功能的，例如指令的解讀、數據的傳輸、寄存器的操作等等。這本書的優點在於它的全麵性和專業性，對於真正想要深入瞭解電腦硬體設計的學生來說，這絕對是一本不可多得的寶藏。