微型計算機原理及接口技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:清華大學齣版社

作者:李伯成

出品人:

頁數:336

译者:

出版時間:2005-1-1

價格:26.00

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787302097693

叢書系列:

圖書標籤:

• 微型計算機
• 計算機原理
• 接口技術
• 匯編語言
• 8086
• 微處理器
• 計算機係統
• 硬件
• 電子技術
• 計算機基礎

《數字電路設計與應用》 書籍簡介 本書旨在為讀者提供一套全麵、深入且具有實踐指導意義的數字電路設計與應用知識體係。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎的邏輯門、組閤邏輯電路、時序邏輯電路，到復雜的存儲器、可編程邏輯器件（PLD）及現場可控門陣列（FPGA）的應用開發。本書的編寫嚴格遵循工程實踐的要求，力求在理論深度與實際操作之間找到最佳的平衡點，確保讀者不僅理解數字係統的底層原理，更能熟練運用現代設計工具進行係統級開發。 第一部分：數字係統基礎與邏輯設計 本部分是構建數字電路知識大廈的基石。首先，我們從信息論和數製轉換入手，詳細闡述二進製、八進製、十六進製等不同數製在計算機科學中的重要性，並係統介紹編碼（如BCD碼、格雷碼、海明碼）的原理和應用。 隨後，內容深入到邏輯代數的核心。重點解析布爾代數的基本公理、定理及其在電路分析中的應用。我們詳盡講解瞭邏輯函數的化簡方法，包括代數化簡法、卡諾圖（Karnaugh Map, K-map）的五變量及以上展開，以及最常用的計算機輔助化簡工具——Quine-McCluskey（QM）算法的詳細步驟與實例分析。通過這些工具，讀者能夠高效地獲得最優化的邏輯錶達式。 在邏輯門部分，本書不僅介紹瞭標準的TTL和CMOS邏輯門，還深入探討瞭它們在不同工作電壓、功耗和速度下的特性差異。更重要的是，我們引入瞭標準單元庫（Standard Cell Library）的概念，為後續的集成電路設計打下基礎。 第二部分：組閤邏輯電路分析與設計 組閤邏輯電路是數字係統的核心組成部分之一，其輸齣僅取決於當前的輸入狀態。本部分詳細剖析瞭各類重要的組閤邏輯模塊。 加法器與算術邏輯單元（ALU）的構造是重點。我們從半加器、全加器開始，逐步推導齣串行加法器、並行加法器（如超前加法器Carry Lookahead Adder）的設計原理，闡明瞭速度瓶頸的來源與優化策略。乘法器和除法器的基本算法（如陣列乘法器、Booth算法）也被引入，幫助讀者理解復雜算術運算的硬件實現。 多路選擇器（MUX）、譯碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）和數值比較器的設計與應用被係統梳理。特彆強調瞭它們在數據路由、地址解碼和信號轉換中的關鍵作用。本書提供瞭大量如何使用這些基本模塊來構建更復雜的組閤邏輯係統的實例，例如數字信號的並行/串行轉換。 本章還專門闢齣章節討論三態緩衝器（Tri-state Buffer）和總綫仲裁機製，這是多處理器係統和存儲器共享總綫結構中不可或缺的概念。 第三部分：時序邏輯電路與狀態機設計 時序邏輯電路的引入標誌著係統開始具備“記憶”能力，是構建控製器和數據存儲單元的基礎。 脈衝和觸發器是時序電路的基石。本書詳盡對比瞭SR、D、JK、T觸發器的結構、特性錶、狀態圖和激勵錶，特彆是如何解決“競爭冒險”問題以及建立、保持時間對係統穩定性的影響。同步和異步清零/置位的處理在實際應用中的優先級分析是本書的一大特色。 寄存器和移位寄存器的設計與應用被深入探討，重點分析瞭串入並齣（SIPO）、並入串齣（PISO）等模式，以及在數據暫存和序列生成中的作用。 計數器部分，從最簡單的異步計數器，過渡到復雜的同步計數器和任意模N計數器的設計。我們使用狀態轉移圖（State Diagram）作為設計規範，係統講解瞭如何使用D觸發器或T觸發器來實現精確的時序控製。 有限狀態機（FSM）的設計是本部分的難點與重點。本書采用經典的Mealy模型和Moore模型進行對比分析，並提供瞭一套完整的設計流程：從狀態定義、狀態簡化、狀態分配（如Gray碼分配）到電路實現。通過若乾個實際的控製序列設計案例（如交通燈控製器、串行數據檢測器），幫助讀者掌握FSM的工程化設計方法。 第四部分：存儲器係統與半導體器件 本部分將理論與現代半導體存儲技術緊密結閤。首先闡述瞭存儲器的基本概念，如容量、存取時間和組織結構。 RAM（隨機存取存儲器）和ROM（隻讀存儲器）的內部結構被詳細剖析，特彆是SRAM（靜態RAM）的六晶體管單元工作原理和DRAM（動態RAM）的刷新機製。本書結閤實際的存儲器芯片（如SRAM芯片、EEPROM）的數據手冊，講解如何進行地址譯碼和數據接口設計，以構建更大的存儲空間。 緩存（Cache）係統作為CPU性能的關鍵，被重點介紹。包括SRAM的工作原理、Cache的映射策略（直接映射、全相聯、組相聯）和寫迴/寫穿策略的優劣對比。 第五部分：可編程邏輯器件與硬件描述語言（HDL）基礎 進入現代數字係統設計領域，PLD/FPGA是不可或缺的工具。本書將數字設計從傳統的邏輯門級提升到行為級描述。 首先介紹CPLD（復雜可編程邏輯器件）的結構，重點講解其內部的宏單元（Macrocell）如何實現邏輯函數的靈活映射。隨後，深入到FPGA的體係結構，包括邏輯單元（LUT）、觸發器、布綫資源、I/O模塊等關鍵組成部分。 本書引入VHDL或Verilog語言（根據版本選擇或並重），講解如何使用硬件描述語言來描述組閤邏輯、時序邏輯和狀態機。強調HDL代碼的風格要求，以及如何確保代碼的可綜閤性（Synthesizability）。 最後，本書會結閤具體的設計實例（如一個簡單的8位CPU控製器），展示完整的“設計輸入（HDL）→邏輯綜閤→布局布綫→時序仿真→目標器件下載”的全流程，使讀者獲得從概念到物理實現的完整工程經驗。 總結 本書內容覆蓋瞭數字電子技術的核心知識體係，從最底層的晶體管開關特性到高級的係統級設計方法，均有詳盡闡述。本書適閤作為高等院校電子工程、計算機科學與技術、自動化等專業本科生或研究生的教材或參考書，同時對希望係統學習數字係統設計與FPGA開發的工程師也具有極高的參考價值。

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