本書深入淺齣地介紹Verilog硬體描述語言的特性，以及電腦輔助設計工具(CAD)。
Verilog語言是一種一般性的硬體描述語言，它的語法與C語言相似，易學易用。本書是以邏輯閤成的方式寫成的，可讓剛開始使用Verilog來 設計數位電路的新手們，用起來很上手。
本書目的在於藉由學習Verilog語言的過程中去瞭解硬體描述語言的設計概念，進而完成設計數位晶片的最終目標。本版新增資料驗證電路，且增強Verilog 2001特色。
圖書描述
好的，這是一本關於數字電路設計的圖書簡介，旨在提供紮實的理論基礎和豐富的實踐經驗，但不涉及您提到的特定書籍內容。 --- 圖書名稱：數字邏輯設計與現代硬件實現：從基礎概念到先進係統構建 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且實踐驅動的數字邏輯設計與實現指南。我們緻力於將抽象的數字係統概念轉化為可操作的硬件設計流程，涵蓋瞭從最基礎的布爾代數到復雜係統級集成的完整知識體係。本書的重點在於培養讀者構建可靠、高效且可綜閤的數字電路的能力，使其能夠應對現代電子工程領域中不斷演進的挑戰。 第一部分：數字係統基礎與理論基石 本書的開篇部分將係統地迴顧和鞏固數字邏輯設計的理論基礎。我們首先從信息論和數製係統入手，深入探討瞭二進製、八進製、十六進製等數製之間的轉換，以及有符號數和無符號數的錶示方法。隨後，我們將重點剖析布爾代數及其運算規則，這是所有數字電路設計的數學語言。讀者將學習如何使用卡諾圖（K-map）和奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法進行邏輯函數的化簡，理解冗餘項和必需項的概念，從而設計齣最簡化的邏輯電路。 在邏輯門的基礎上，我們將詳細介紹基本的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器、多路選擇器（MUX）和數據分配器（DEMUX）。這些基礎構件是構建更復雜係統的基石。我們不僅會分析它們的邏輯功能，還會探討在實際硬件實現中如何優化其延遲和功耗。 第二部分：時序邏輯與狀態機設計 理解時間維度是數字電路設計的核心。本部分專注於時序邏輯電路，從最基本的存儲元件——鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-Flops，包括SR、D、JK和T型）——開始講解。我們將深入分析它們的工作原理、建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）以及時鍾信號對它們的影響，強調同步時序電路的重要性。 隨後，本書將重點介紹有限狀態機（FSM）的設計與分析。我們將詳細闡述穆爾（Moore）型和米利（Mealy）型狀態機的設計流程，包括狀態圖的繪製、狀態分配（如獨熱編碼、二進製編碼）以及如何處理異步復位和同步復位。在狀態機設計中，我們將強調如何避免亞穩態（Metastability）和毛刺（Glitch）的産生，這對於保證係統穩定運行至關重要。我們還將探討狀態機的自動化測試嚮量生成和仿真驗證方法。 第三部分：中等規模集成電路（MSI）與標準邏輯族 為瞭實現高效設計，本書會介紹標準化的中等規模集成電路模塊及其應用。我們將詳細剖析加法器（半加器、全加器、超前進位加法器）、比較器、算術邏輯單元（ALU）的結構和優化。乘法器和除法器的基本算法也會被引入，為後續處理器的設計打下基礎。 存儲單元的設計是關鍵部分，包括靜態隨機存取存儲器（SRAM）的基本單元結構和工作原理，以及寄存器堆（Register File）的構建。我們還會簡要介紹可編程邏輯器件（PLD）的基本概念，如可編程隻讀存儲器（PROM）、通用陣列邏輯（GAL）和復雜可編程邏輯器件（CPLD）的結構，為後續的FPGA設計做好鋪墊。 第四部分：數據通路與控製器設計 本部分是連接理論與實際係統的橋梁。我們將指導讀者如何設計和構建一個完整的數據通路（Datapath），包括算術運算單元、數據暫存單元和數據傳輸網絡的整閤。重點在於如何利用硬件描述語言（HDL）來高效地描述這些並行操作。 隨後，我們將深入講解控製單元（Controller）的設計，這是數字係統的“大腦”。我們將展示如何使用狀態機、微編程或硬連綫邏輯來生成控製信號，以協調數據通路中的各個操作。通過一個實例——例如一個簡易的纍加器或一個小型指令集處理器——讀者將學會如何將數據通路和控製器有機地結閤起來，形成一個功能完整的係統。 第五部分：現代硬件描述與仿真驗證 在現代數字設計流程中，硬件描述語言（HDL）是不可或缺的工具。本書將著重於使用一種行業主流的HDL（如VHDL或Verilog，根據實際齣版選擇）進行電路建模。我們不僅會教授語法，更側重於“結構化”和“行為化”建模的哲學。讀者將學習如何編寫可綜閤（Synthesizable）的代碼，避免使用那些在綜閤工具中無法映射到標準邏輯單元的結構。 仿真和驗證是確保設計的正確性。我們將詳細介紹測試平颱（Testbench）的設計，包括如何生成激勵信號、監控內部信號以及評估設計的功能正確性。我們將涵蓋仿真流程（如基於事件的仿真、波形分析）和設計驗證方法（如覆蓋率分析）。 第六部分：時序分析與設計約束 數字電路的性能最終受限於其時序特性。本部分將深入探討靜態時序分析（STA）的基本原理，包括關鍵路徑（Critical Path）的識彆、時鍾域交叉（CDC）問題、以及如何處理異步輸入。我們將解釋時鍾樹綜閤（CTS）的概念，並展示設計人員應如何設置和理解設計約束文件（如SDC格式），以指導綜閤和布局布綫工具實現預期的頻率目標。 麵嚮讀者 本書特彆適閤於電子工程、計算機工程、自動化等專業的本科生和研究生作為教材或參考書。對於有誌於從事ASIC/SoC前端設計、FPGA開發或嵌入式係統硬件加速的工程師而言，本書提供的理論深度和實踐指導將是寶貴的資源。 通過係統的學習和大量的設計案例分析，讀者將不僅掌握如何“畫齣”邏輯圖，更能理解如何使用現代設計流程和工具，構建齣符閤性能、麵積和功耗要求的復雜數字係統。
著者信息
圖書目錄
第一章 數位電路的設計觀念
第二章 Verilog硬體描述語言簡介
第三章 Verilog的模組與架構
第四章 能否用於電路閤成的Verilog語法
第五章 Verilog的敘述
第六章 Verilog電路設計的基本觀念
第七章 算術運算
第八章 組閤邏輯電路與簡易的算術邏輯運算
第九章 循序邏輯電路
第十章 有限狀態機器
第十一章 進階設計概念
第十二章 記憶體設計與應用
第十三章 資料驗證電路
第十四章 Verilog 2001增強特色
第十五章 Verilog的檔案處理與除錯輔助功能
第十六章 User Defined Primitives
附錄Ａ Verilog的識別字（Keywords）
第二章 Verilog硬體描述語言簡介
第三章 Verilog的模組與架構
第四章 能否用於電路閤成的Verilog語法
第五章 Verilog的敘述
第六章 Verilog電路設計的基本觀念
第七章 算術運算
第八章 組閤邏輯電路與簡易的算術邏輯運算
第九章 循序邏輯電路
第十章 有限狀態機器
第十一章 進階設計概念
第十二章 記憶體設計與應用
第十三章 資料驗證電路
第十四章 Verilog 2001增強特色
第十五章 Verilog的檔案處理與除錯輔助功能
第十六章 User Defined Primitives
附錄Ａ Verilog的識別字（Keywords）
圖書序言
- ISBN：9789574999880
- 規格：平裝 / 576頁 / 17 x 23 x 2.8 cm / 普通級 / 單色印刷 / 11版
- 齣版地：颱灣
- 本書分類：專業/教科書/政府齣版品> 電機資訊類> 電子
圖書試讀
序
Verilog語言是一種一般性的硬體描述語言，它的語法與C語言相似，易學易用，而且能夠允許在同一個模組中有不同層次的錶示法共同存在，設計者可以在同一個模組中混閤使用：電晶體層次(Transistor Model)、邏輯閘層次模型(Gate Level Model)、暫存器轉移層次(Register Transfer Level)，以及行為模型(Behavioral Model)等4種不同層次的錶示法來描述所設計的電路。
有鑒於市麵上本介紹Verilog硬體描述語言的書籍，一般都普遍將電路描述的目標放在不同層次的仿真機製，能夠作為仿真的Verilog電路描述並不能代錶著就能通過邏輯閤成的步驟；也就是說有些Verilog的語法是專門用來作為電路仿真之用的，並不適用於邏輯閤成的，因而讓一些剛開始使用Verilog來設計數位電路的新手們感到睏惑，也因此釀成瞭筆者編寫此書的動機。
本書是教導學習Verilog硬體描述語言的書籍，目的在於藉由學習Veri-log語言的過程中去瞭解硬體描述語言的設計概念，進而完成設計數位晶片的最終目標。筆者是由淺入深地介紹各種電路的設計方式，或是同一種功能的電路但使用不同的語法敘述來設計，並且也有在電路的運作效能及麵積等方麵作概略性地比較。
本書使用Verilog硬體描述語言來實作齣來，每個電路模組都是電腦輔助設計工具ModelSim之下，完成瞭模組電路作編譯、閤成、仿真以及驗證…等等步驟，所以本書的各個模組都是可以實作得齣來的。
本書筆者花瞭很大的心思及時間著手編寫，除瞭當成自己手邊的參考書籍以外，更希望大傢能夠馳騁於Verilog硬體描述語言的世界裡，設計齣更多實用的晶片來。
Verilog語言是一種一般性的硬體描述語言，它的語法與C語言相似，易學易用，而且能夠允許在同一個模組中有不同層次的錶示法共同存在，設計者可以在同一個模組中混閤使用：電晶體層次(Transistor Model)、邏輯閘層次模型(Gate Level Model)、暫存器轉移層次(Register Transfer Level)，以及行為模型(Behavioral Model)等4種不同層次的錶示法來描述所設計的電路。
有鑒於市麵上本介紹Verilog硬體描述語言的書籍，一般都普遍將電路描述的目標放在不同層次的仿真機製，能夠作為仿真的Verilog電路描述並不能代錶著就能通過邏輯閤成的步驟；也就是說有些Verilog的語法是專門用來作為電路仿真之用的，並不適用於邏輯閤成的，因而讓一些剛開始使用Verilog來設計數位電路的新手們感到睏惑，也因此釀成瞭筆者編寫此書的動機。
本書是教導學習Verilog硬體描述語言的書籍，目的在於藉由學習Veri-log語言的過程中去瞭解硬體描述語言的設計概念，進而完成設計數位晶片的最終目標。筆者是由淺入深地介紹各種電路的設計方式，或是同一種功能的電路但使用不同的語法敘述來設計，並且也有在電路的運作效能及麵積等方麵作概略性地比較。
本書使用Verilog硬體描述語言來實作齣來，每個電路模組都是電腦輔助設計工具ModelSim之下，完成瞭模組電路作編譯、閤成、仿真以及驗證…等等步驟，所以本書的各個模組都是可以實作得齣來的。
本書筆者花瞭很大的心思及時間著手編寫，除瞭當成自己手邊的參考書籍以外，更希望大傢能夠馳騁於Verilog硬體描述語言的世界裡，設計齣更多實用的晶片來。
用户评价
评分
對於我們這些已經在產業界摸滾打爬有些年頭的工程師來說，找一本能真正提昇效率的參考書並不容易。很多新版的教材隻是把舊的東西換個皮，新增一些跟最新工具鏈相關的瑣碎內容，但核心的設計原則卻沒有更新。然而，這本第十一版的內容給我的感覺是，它確實隨著產業的演進做瞭深度的修正和補充。特別是它對「測試平颱（Testbench）」的建構，討論得非常詳盡且務實。書中提供的Testbench範例，已經遠遠超齣瞭簡單的刺激生成，它深入探討瞭覆蓋率（Coverage）的建立和內嵌式測試（Self-checking mechanism）的設計，這些都是在專案驗證階段決定成敗的關鍵。我認為，這本書的作者群顯然是深諳驗證流程的專傢，他們知道設計者在驗證時最頭痛的地方在哪裡。此外，書中關於跨時脈域設計（Clock Domain Crossing, CDC）的章節，處理得相當謹慎，沒有輕易給齣「萬靈丹」，而是詳細分析瞭不同CDC結構的優缺點和潛在風險，這份嚴謹度，在其他書籍中非常罕見。這讓我重新審視瞭我過去在處理同步和異步介麵時的一些慣性做法，的確有值得改進的地方。總體來說，這本書更像是一本高手之間的交流筆記，充滿瞭實戰經驗的沉澱。
评分坦白說，Verilog的學習麯線，對很多理工科學生來說都是一道難題，尤其是在颱灣的教育體製下，大傢更傾嚮於先學C/C++等軟體語言，對硬體描述語言會有些抗拒。然而，這本《設計實務》之所以能讓我堅持讀完並強力推薦，是因為它用瞭極其「實用主義」的方式來引導我們。它不會一開始就跟你大談特談布林代數的抽象數學，而是直接切入「你要設計一個加法器？好，我們來看怎麼用Verilog描述它」。這種「先看到結果，再迴推原理」的教學法，極大地降低瞭初學者的心理門檻。書中關於記憶體模組（Memory Block）和專用硬體加速器（Accelerator）設計的章節，提供瞭非常多實用範例，這些都是業界急需的技能。我特別喜歡它在解釋`always`區塊、`initial`區塊和不同類型延遲（Delay）的微妙差異時所使用的類比方式，非常接地氣，讓我一下子就明白瞭它們在模擬和閤成環境下的行為差異。對於希望快速上手、能夠在短時間內產齣可用的RTL程式碼的讀者而言，這本書無疑是CP值極高的一本聖經級參考書，它確保你不會在學習過程中迷失在語法的迷霧裡，而是直接聚焦在硬體的實現上。
评分這本Verilog書的排版設計，說實話，一開始讓我有點驚訝，它沒有走那種過度華麗、圖文並茂的風格，反而非常簡潔、聚焦。每一頁的版麵分配都像是經過精密計算，程式碼區塊和文字解釋之間的留白恰到好處，閱讀起來絲毫不費力。尤其讓我讚賞的是，它對於複雜電路結構的圖示說明，雖然圖例不算多，但每一個圖都精確地對應到特定的Verilog語法或設計概念，幾乎不需要額外的猜測。這對於理解那些抽象的數位邏輯，例如有限狀態機（FSM）的狀態轉換圖，或是流水線（Pipelining）的階段劃分，提供瞭極大的視覺輔助。我發現，當我遇到一個新的設計挑戰時，我會習慣性地翻到書中對應的章節，那裡的描述總能很快地將我的思路拉迴正確的軌道上。這本書的深度和廣度，讓人感覺它並非隻是一本教學用書，它更像是一部涵蓋瞭多種設計風格的百科全書。即便是資深工程師，在麵對一些邊緣案例或需要優化性能時，都能從中找到精闢的見解，這點是很多基礎教材無法比擬的。它成功地建立起理論與實作之間堅實的橋樑。
评分這本關於Verilog的書，從頭到尾都散發著一股紮實的工程氣息，不像市麵上很多教材，光是理論堆砌，讓人讀瞭頭昏腦脹。它的編排非常有邏輯性，從最基礎的數位邏輯概念銜接到Verilog的語法結構，循序漸進得讓人很舒服。特別是對於初學者來說，這種由淺入深的引導非常關鍵，它不會一開始就丟給你一堆複雜的範例，而是先讓你熟悉基本元件的行為描述，再慢慢擴展到狀態機和匯流排結構。我印象最深的是它對模組化設計（Modularity）的強調，這在大型專案中簡直是救命稻草。作者似乎很懂得颱灣工程師的實務需求，很多章節都在提醒我們，寫程式不隻是讓模擬器跑過，更重要的是要考慮後端綜閤（Synthesis）後的實際電路錶現，這點對於想從學術界跨入業界的讀者來說，價值連城。書中的習題設計得也很巧妙，很多都不是單純的語法練習，而是模擬真實的電路設計挑戰，讓人必須動腦筋去優化結構，而不是死記硬背語法。總之，這本工具書在打底層麵做得非常到位，讓人讀完後對整個數位IC設計流程有瞭一個清晰的藍圖，是值得反覆翻閱的參考手冊。
评分說真的，這本《Verilog 硬體描述語言數位電路：設計實務（11版）》的厚度跟內容量，簡直可以當作一本工具箱來用。我手邊很多其他的參考書，大多停留在「會寫」的階段，但這本很不一樣，它很著重在「如何寫齣好的、可綜閤的、高效能的」Verilog程式碼。書中對於時序邏輯（Sequential Logic）的描述，簡直是神來之筆，特別是對鎖相迴路（PLL）或是簡單的鎖存器（Latch）的描述，不僅解釋瞭語法，更深層次地探討瞭設計者在撰寫時需要注意的慣用法（Idioms）和潛在的陷阱，例如競賽條件（Race Condition）的規避。我特別欣賞它對不同抽象層級的處理能力，從行為級（Behavioral）到暫存器傳輸級（RTL），甚至還隱約觸及到結構級（Gate-level）的應用，這種全方位的視野，在颱灣的教學現場其實比較少見，多半是分科教學。它不像某些翻譯書那樣，譯文生硬拗口，這本的用詞非常貼近業界的習慣用語，讀起來沒有隔閡感。如果你是那種想把硬體當作軟體來優雅設計的人，這本書會給你很多啟發，讓你知道如何用更「硬體思維」的方式去思考程式結構，而不隻是單純的指令序列。它提供的設計哲學，比單純的語法更有價值。
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