數位係統原理與應用, 11/e pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 數字係統
• 數字邏輯
• 計算機組成原理
• 數電
• 電子技術
• 電路分析
• 嵌入式係統
• FPGA
• Verilog
• VHDL

　　本書就現代數位係統中所用到的原理與技術作廣泛的研究。它將教授數位係統的基本原理，且詳盡的涵蓋瞭傳統與最新之應用數位係統設計之方法與發展技術，包括瞭如何處理係統層次之專案。本書可供兩年製或四年製技術、工程及電腦科學課程使用。雖然具有基本的電子知識背景是有幫助的，但大部分教材中的主要內容並不需先有電子方麵的研習。因此，略過教材中有關電子方麵的概念並不會影響邏輯原理的理解。

新版增訂瞭哪些？

　　第 1 章修訂的概述。該章將聚焦於常見的通訊範例以舉證說明從電報到手機係統的基本概念。

　　每章將加入更多的實例與圖形。

　　將加入更多簡易與幾則較復雜的習題。

　　針對數位係統，特彆於巨函數的如何使用予以全新的重視，並且簡易的定義(使用“ wizard ”軟體) 基本的建構方塊。

　　第 8 章有一新的主要部分是將微波爐控製器以完整係統專案提齣，展現齣專案管理的完整步驟。

　　記憶裝置係統題材 (第 9 章) 已作更新，說明瞭目前以及未來計畫使用的裝置。

　　FPGA 則於第 10 章作瞭大幅的翻新。

現代數字電路設計與實現 內容概要： 本書旨在為讀者提供一套全麵、深入且貼近工程實踐的數字電子係統設計與實現方法論。它不僅僅是對傳統邏輯電路理論的復述，更側重於如何將這些理論知識轉化為實際可運行、高性能的集成電路（IC）和係統級設計。全書結構清晰，從最基礎的半導體器件物理特性齣發，逐步過渡到復雜的係統架構，覆蓋瞭從 RTL 級建模到最終硬件驗證的全過程。 第一部分：基礎理論與器件物理 本部分為後續高級主題奠定堅實的理論基礎。首先，深入探討瞭半導體PN結和MOSFET（特彆是增強型和耗盡型MOS管）的工作原理、電學特性及其在數字電路中的應用。詳細分析瞭晶體管的開關特性、亞閾值導電、短溝道效應等對電路性能的影響。 在此基礎上，係統地介紹瞭組閤邏輯和時序邏輯的基本元件——CMOS邏輯門電路族的設計與優化。內容涵蓋瞭標準CMOS、增強型（E-MOS）、低功耗（LPMOS）以及傳輸門技術。重點分析瞭靜態和動態功耗的來源、延遲分析模型（如Elmore延遲模型），並引入瞭先進的設計規則檢查（DRC）和版圖設計規範對電路性能的約束。 第二部分：組閤邏輯的優化與實現 本章專注於如何高效地實現復雜的組閤邏輯功能。首先迴顧瞭布爾代數、卡諾圖（K-map）和奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）方法，但很快將重點轉移到基於硬件描述語言（HDL）的設計流程。 詳細闡述瞭Verilog HDL和VHDL的語法結構、數據類型和行為建模能力。重點講解瞭如何將高層算法（如乘法、除法、查找錶等）正確地映射為綜閤友好的RTL代碼。 一個核心章節專門探討瞭邏輯綜閤（Logic Synthesis）的過程，包括狀態化（Factoring）、布爾優化、映射（Mapping）和網錶生成。讀者將學習如何通過代碼風格的調整來指導綜閤工具，以獲得更優化的麵積、速度和功耗指標。此外，還包括對可編程邏輯器件（PLD），如CPLD和FPGA內部結構（查找錶LUT、觸發器、布綫資源）的深入剖析。 第三部分：時序電路與狀態機設計 時序電路是構建任何有效數字係統的核心。本部分首先詳細介紹瞭基本的存儲單元：鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-Flops，包括D型、JK型、T型等）。深入分析瞭時序參數，如建立時間（Setup Time, $t_{su}$）、保持時間（Hold Time, $t_h$）、時鍾到輸齣延遲（$t_{co}$）以及最大工作頻率。 關鍵內容在於時鍾域（Clock Domain）管理。詳細討論瞭時鍾偏斜（Skew）、時鍾抖動（Jitter）以及時鍾樹綜閤（CTS）技術，以確保係統在高速運行下的同步性。 本部分的高潮是有限狀態機（FSM）的設計與實現。覆蓋瞭米裏（Mealy）和摩爾（Moore）模型，並深入探討瞭狀態編碼的最佳實踐，如獨熱編碼（One-Hot Encoding）和格雷碼編碼（Gray Coding）在消除競爭冒險和提高速度方麵的應用。書中通過多個復雜控製單元的實例（如序列檢測器、自動售貨機控製器）來鞏固這些概念。 第四部分：數據通路與處理器基礎 本部分將理論知識提升到係統層麵，關注數據如何在數字係統中流動和處理。詳細設計瞭各種算術邏輯單元（ALU）的實現，包括加法器（串行、並行、超前進位加法器CPA）、乘法器（Booth算法、陣列乘法器）和除法器。 重點探討瞭存儲器的組織與接口，包括SRAM、DRAM的工作原理，以及如何設計高效的內存控製器，處理突發訪問和刷新周期。 在此基礎上，構建瞭一個簡化的單周期和多周期數據通路（Datapath）模型。分析瞭指令的取指、譯碼、執行和寫迴階段，並引入瞭流水綫（Pipelining）的概念，解釋瞭如何通過流水綫技術提高吞吐量並解決結構冒險、數據冒險和控製冒險問題。 第五部分：係統級驗證與可靠性 現代數字設計中，驗證占據瞭設計時間的大部分。本部分係統介紹瞭半定製集成電路（ASIC）和FPGA設計流程（Front-end to Back-end）。 驗證方法學是本章的重點： 1. 功能仿真： 使用HDL和仿真工具進行逐周期驗證。 2. 形式驗證（Formal Verification）： 介紹模型檢測（Model Checking）和等價性檢查（Equivalence Checking）在證明電路正確性方麵的應用。 3. 綜閤後仿真： 講解如何利用從布局布綫工具導齣的標準延時格式（SDF）文件進行精確的時序驗證。 此外，還涵蓋瞭低功耗設計技術，如時鍾門控（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）以及多電壓域設計。最後，討論瞭可測性設計（DFT），特彆是掃描鏈（Scan Chain）的插入，以確保芯片製造後的可測試性。 適用對象： 本書適閤高等院校電子工程、計算機工程、微電子學等專業的高年級本科生和研究生，以及從事ASIC/FPGA設計、數字係統架構和硬件驗證的工程師作為參考教材和工具書。它要求讀者具備基本的電路理論和離散數學知識。

第一章　概　念
第二章　數字係統與數碼
第三章　描述邏輯電路
第四章　組閤邏輯電路
第五章　正反器與相關裝置
第六章　數位算術：運算與電路
第七章　計數器與暫存器
第八章　使用 HDL 的數位係統專案
第九章　記憶裝置
第十章　可規劃邏輯裝置架構

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說實話，我一開始對這本《數位係統原理與應用》並沒有抱太大的期望，畢竟市麵上這類教材實在太多瞭，大部分都大同小異，翻來覆去都是那幾個老掉牙的例子，讀起來索然無味。我之前在學校裏也接觸過一些數位邏輯的課程，當時用的就是一本厚厚的、密密麻麻全是公式和圖錶的書，雖然內容很全，但真的非常枯燥，每次都要花很大的力氣纔能看進去一點。而且很多內容感覺都跟不上時代瞭，比如講到一些很早期的計算機架構，雖然是曆史，但對於我們現在想要學習前沿技術的人來說，意義就不那麼大瞭。所以，當我看到這本11版的《數位係統原理與應用》時，我的第一反應是“又是另一本教科書”。但是，我朋友強烈推薦，說這本書的講解方式很不一樣，而且更新瞭很多內容，尤其是關於現代數位係統設計的方麵，讓我有點心動。我一直覺得，學習數位係統，不能隻是死記硬背那些邏輯錶格和狀態圖，更重要的是理解背後的思想和設計理念。我特彆希望這本書能在這一點上有所突破，能夠讓我從更宏觀的視角去理解數位係統的構建過程，而不是被細節淹沒。如果它真的能做到這一點，那對我來說，這絕對會是一本非常有價值的學習資源。

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這次入手《數位係統原理與應用，11/e》，主要是想找一本能夠幫助我深化對數位係統理解的參考書。我本身是做硬件開發的，雖然日常工作中會接觸到很多數位電路，但總覺得在理論基礎方麵還有些欠缺，尤其是一些比較底層的原理，每次遇到問題都隻能靠經驗去摸索，效率不高。這本書的名稱聽起來就很“硬核”，"原理與應用"的組閤也正是我需要的。我特彆關注的是它在邏輯設計、時序分析以及信號完整性這些方麵的論述，希望能從中找到更深入的解釋和更有效的分析方法。因為在實際項目中，這些都是非常關鍵的環節，直接影響到産品的性能和穩定性。而且，我一直覺得，對於一個成熟的數位係統，不僅要懂如何搭建，更要懂如何優化。所以，如果這本書能在算法優化、功耗管理、或者抗乾擾設計等方麵提供一些實用的建議，那對我來說價值就太大瞭。我個人比較喜歡那種理論紮實、邏輯清晰，同時又能結閤實際工程經驗的書籍，希望這本書能滿足我的期望，成為我工作中的得力助手。

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哇，這本書我真的是等瞭好久！我平時就很喜歡研究一些技術類的東西，尤其是跟數字電路、計算機原理沾邊的。之前讀過幾本相關的書，但總覺得缺瞭點什麼，要麼就是太理論，要麼就是例子太老舊。我一直希望有一本書能夠係統地講解數字係統的核心概念，同時又能跟上現在科技發展的步伐，最好能有一些實際的應用案例，讓我知道這些原理到底是怎麼落地到我們生活中的。畢竟，光講理論就像是在空中樓閣，沒有實際的應用支撐，學起來總是少瞭點實在感。我看到這本書的標題，就覺得很有希望，"原理與應用"這幾個字直接戳中瞭我的點。而且是第11版，這說明它經過瞭不斷的更新和迭代，內容應該相當紮實，不會是那種寫完一次就丟在那裏的書。我特彆期待它在邏輯門、組閤邏輯、時序邏輯這些基礎部分的講解，希望能用更清晰易懂的方式呈現，就像老師在講颱上講課一樣，讓我一聽就懂。當然，我更期待的是它在 FPGA、微處理器、嵌入式係統這些更貼近實際的領域的應用部分。我希望它能給我一些靈感，讓我能更好地理解我們現在使用的各種電子設備，甚至能自己動手去實踐一些小項目。真的迫不及待想把它拿到手，好好地翻閱一番！

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拿到這本《數位係統原理與應用, 11/e》之後，我第一時間就翻開瞭它的目錄。讓我驚喜的是，它的章節安排非常閤理，從最基礎的數位邏輯門、布爾代數，到組閤邏輯、時序邏輯，再到更復雜的存儲器、微處理器結構，甚至還涉及瞭一些數位信號處理和嵌入式係統的介紹。這本涵蓋的範圍相當廣泛，而且似乎層層遞進，邏輯性很強，對於想要係統學習數位係統知識的人來說，是一個非常好的選擇。我尤其看重它在"應用"部分的內容。我知道，再好的理論，如果不能應用到實際中，價值就會大打摺扣。我希望能在這本書中看到一些現代數位係統設計的實際案例，比如如何利用 FPGA 實現某個功能，或者某個常見的數位芯片的設計思路。這些內容不僅能幫助我鞏固理論知識，更能開闊我的視野，讓我瞭解目前數位技術的發展方嚮和應用領域。而且，第11版意味著它一定經過瞭多次的修訂和更新，內容肯定不會落伍，這對於學習快速發展的數位技術來說至關重要。總的來說，這本書給我的第一印象是內容全麵、結構清晰、理論與實踐結閤得很好。

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說實話，我是一個對數位係統充滿好奇的初學者。我一直覺得，我們現在的生活離不開各種各樣的數位設備，從手機、電腦到智能傢電，背後都是復雜的數位係統在運作。我一直很想知道，這些東西到底是怎麼做齣來的，它們的核心原理是什麼。之前我也嘗試過看一些相關的入門書籍，但很多書要麼太過於抽象，要麼例子太過於專業，讓我望而卻步。我希望找到一本能夠從零開始，用最簡單易懂的方式講解數位係統基礎的書。這本書的標題《數位係統原理與應用》聽起來就比較親民，"原理"和"應用"並重，讓我覺得它可能不會隻停留在理論層麵。我特彆期待它能從最基本的邏輯門講起，然後一步步引齣更復雜的組閤邏輯和時序邏輯，並且用一些我能理解的例子來解釋。比如，能不能講講為什麼需要這些邏輯門？它們在實際的電路裏是怎麼工作的？還有，我希望它能介紹一些數位係統常見的應用，比如在手機裏，到底是用到瞭哪些數位技術的原理？如果這本書能做到這些，那對我這樣的初學者來說，絕對是一本寶藏！