Logic and Computer Design Fundamentals pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Mano, M. Morris

出品人:

页数:696

译者:

出版时间:2008-3

价格:$ 131.65

装帧:

isbn号码:9780132067119

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图书标签:

climb
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具体描述

For one- to two-semester Computer Science and Engineering courses in logic and digital design. 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.

《数字系统设计原理与实践》前言：跨越理论与实现的桥梁在飞速发展的现代信息技术领域，对底层硬件逻辑的深刻理解是构建高效、可靠计算系统的基石。《数字系统设计原理与实践》一书，正旨在为读者搭建起一座坚实的桥梁，连接抽象的布尔代数理论与复杂的实际集成电路实现。本书并非聚焦于特定品牌的计算机架构或某个高级编程语言的语法，而是深入探讨信息如何在物理层面被编码、处理和存储的本质规律。本书的创作动机源于当前工程教育中一个普遍存在的断层：理论课程往往过于抽象，而实践项目又过于依赖工具链的黑箱操作。我们希望通过系统化的讲解和大量的实例，让工程师和学生能够真正“看到”数字信号的流动，理解从逻辑门到复杂处理器的每一步演进。第一部分：数字世界的基石——信息表示与组合逻辑本部分是构建数字系统的基础模块，强调如何将现实世界的信息转化为机器可理解的二进制形式，并探讨如何利用这些最基本的逻辑单元实现复杂的决策功能。第一章：数制与编码：信息的二进制基础本章从最核心的二进制数系统入手，详细剖析了不同数制（二进制、八进制、十六进制）之间的转换方法。重点在于理解不同编码方案的优势与局限性，例如无符号数、补码（用于表示负数和执行算术运算）、浮点数（IEEE 754标准）的内部结构。我们将深入探讨如何利用这些编码实现高效的加法、减法运算，并分析溢出检测在实际系统中的重要性。此外，字符编码（如ASCII和Unicode的基础）也将被提及，作为人机交互的桥梁。第二章：布尔代数与逻辑门：构建逻辑的砖石布尔代数是数字逻辑的数学语言。本章系统回顾了布尔代数的基本公理、定理和德摩根定律。随后，我们将把这些抽象的数学概念具体化为物理实体——逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR等）。我们将详细分析各种逻辑门的工作原理、时序特性及其在集成电路中的实现基础。第三章：逻辑函数的化简：效率的追求在实际设计中，电路的复杂度和成本直接与所使用的逻辑门数量相关。本章重点介绍简化复杂逻辑函数的工具和方法。从卡诺图（Karnaugh Maps, K-maps）的系统性应用，到更适用于多变量函数的奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法，读者将掌握如何系统地找到最简“和的积”或“积的和”形式。我们还会讨论竞争与冒险现象，并介绍如何通过添加冗余项来消除这些可能导致电路功能不稳定的因素。第四章：组合逻辑电路设计实例本章将理论应用于实践，设计和分析一系列核心的组合逻辑电路。这包括：多路复用器（MUX）和译码器（Decoder）在数据选择和地址解码中的应用；加法器（半加器、全加器、多位加法器）和算术逻辑单元（ALU）的基础架构；以及比较器（Comparator）的设计。每种电路都将从功能需求、逻辑表达式、卡诺图化简到最终电路图实现进行完整演示。第二部分：时序逻辑与状态控制：赋予电路“记忆” 单纯的组合逻辑只能对当前输入做出反应，而要实现计算、存储和控制，就必须引入时间维度和存储能力，这就是时序逻辑的主题。第五章：锁存器与触发器：数字系统的基本存储单元本章是时序逻辑的核心。首先介绍具有单稳态特性的闩锁（Latch），如SR锁存器，并分析其“透明”的特性及其带来的潜在问题。随后，我们将重点介绍边沿触发的触发器（Flip-Flop），如D触发器、JK触发器和T触发器，分析它们的特性表、状态图以及时序约束（建立时间和保持时间）。理解如何使用主从结构或电平控制来确保数据的同步捕获至关重要。第六章：寄存器与存储器将多个触发器组合起来，就形成了寄存器，用于临时存储数据。本章将展示如何构建并行输入/并行输出（PIPO）和串行输入/并行输出（SIPO）寄存器，以及它们在数据缓冲和移位操作中的作用。我们还将探讨随机存取存储器（RAM）的基本结构，理解存储器地址译码、数据读写操作的原理，并区分静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）在物理实现和性能上的差异。第七章：时序逻辑电路设计与分析本章教授如何使用触发器来构建能够按时间顺序执行任务的电路。内容涵盖： 1. 同步时序系统：讨论时钟信号在同步系统中的核心作用，以及如何确保所有状态变化的同步性。 2. 状态图与状态表：学习使用状态图来描述系统随时间演变的行为，并将其转化为最小化的状态表。 3. 有限状态机（FSM）设计：详细讲解Mealy模型和Moore模型的区别与适用场景。通过实例，如序列检测器或交通灯控制器，演示状态编码（如独热编码与二进制编码）对电路复杂度的影响。第三部分：高级同步与系统组件本部分将目光投向更复杂的系统级集成，讨论如何协调多个时序单元，以及实现计算和数据传输的关键辅助组件。第八章：计数器设计与应用计数器是应用最广泛的时序电路之一。本章从最基础的异步（串行）计数器讲起，分析其传播延迟问题。随后，重点转向更实用的同步计数器设计，包括加法/减法计数器、环形计数器和Johnson计数器。分析在实际系统中，如何利用计数器实现定时功能或控制序列。第九章：时序系统中的时序分析在高速数字电路中，时序违规是导致系统失效的常见原因。本章深入进行严格的时序分析。引入时钟偏移（Clock Skew）、传播延迟（Propagation Delay）等概念，并使用最坏情况（Worst-Case）分析方法来计算电路的建立时间裕量（Setup Slack）和保持时间裕量（Hold Slack）。这对于保证系统在特定工作频率下稳定运行至关重要。第十章：数据通路与控制单元的初步概念虽然本书不深入微处理器架构，但本章会初步介绍数据通路（包含ALU、寄存器堆）和控制单元的设计思想。讨论如何使用控制信号来选择运算、控制数据流向，从而将前几章学到的组合逻辑和时序逻辑组件整合成一个可执行指令的系统框架。结论：面向未来的硬件思维《数字系统设计原理与实践》的目的，是培养读者一种严谨的、基于硬件思维的逻辑构建能力。掌握了这些基础原理，读者将不仅能理解现有数字设备的工作方式，更能自信地设计出满足特定性能指标的定制化数字电路。本书为后续学习更高级的硬件描述语言（如Verilog或VHDL）以及计算机体系结构打下了无可动摇的理论基础。

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目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，在翻开这本书之前，我对“计算机科学”这个概念的理解，仅停留在软件层面，以为就是写代码、调试程序。但这本书彻底颠覆了我的认知。它像是为我打开了一扇通往计算机“心脏”的大门。它深入浅出地介绍了数字系统设计的基础，从最基本的逻辑门，到如何用它们构建更复杂的电路，再到存储单元和处理器的工作原理，每一步都解析得清晰透彻。最让我印象深刻的是，书中对二进制数系和逻辑代数的讲解，它们不再是冰冷的数学公式，而是理解计算机如何进行运算的基石。作者通过大量的图示和示例，将抽象的逻辑关系可视化，让我能够轻松地理解布尔代数如何应用于电路设计，以及如何通过逻辑门实现算术运算。这种从最基础的“0”和“1”开始，层层递进，最终构建出复杂计算系统的过程，真的让我惊叹不已。这本书让我意识到，在我们每一次点击、每一次输入背后，都蕴藏着如此精妙的设计和严谨的逻辑。

评分☆☆☆☆☆

读这本书，我感觉自己仿佛置身于一个数字逻辑的实验室，亲手搭建和调试各种电路。它以一种非常实践性的方式，介绍了数字系统设计的一些核心概念。我尤其喜欢它在讲解组合逻辑和时序逻辑时，所采用的“由浅入深”的教学方法。作者会先从最简单的逻辑门开始，然后逐步介绍如何用它们构建出更复杂的电路，比如多路选择器、译码器等等。然后，他又会引入时序逻辑的概念，讲解触发器、寄存器以及时钟信号的作用。书中大量的图示和详细的步骤，让我在学习过程中能够轻松地理解每一个概念，并且能够独立地去分析和设计一些简单的数字电路。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维的训练，它教会我如何用逻辑去解决问题，如何将复杂的系统分解成更小的、可管理的单元。

评分☆☆☆☆☆

这本书带来的最深刻的体验，就是它让我对“计算”这两个字有了全新的认识。它不仅仅是关于算法和编程，更是关于计算的物理实现。作者以一种非常清晰和有条理的方式，介绍了数字逻辑设计的基础。我被它在讲解逻辑门、组合逻辑和时序逻辑时的严谨性所打动。书中通过丰富的图示和案例，将抽象的逻辑概念变得直观易懂。我能够清晰地看到，简单的逻辑门如何组合成复杂的功能单元，例如加法器、减法器，以及如何利用时钟信号和触发器来实现数据的存储和传递。更让我着迷的是，它还触及到更深层次的概念，比如有限状态机，这让我开始理解，如何通过定义状态和状态转移，来设计出能够执行特定任务的控制器。这本书让我明白了，理解计算机的底层逻辑，对于深入掌握计算机科学至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我可以说是我近期读过的，最能点燃我对计算机底层运作原理好奇心的读物了。它并不是那种枯燥乏味的理论堆砌，而是以一种非常引人入胜的方式，把原本抽象的概念具象化。作者在讲解逻辑门电路时，就像是在拆解一个精密的机械玩具，让我能直观地看到每一个开关是如何协同工作，最终构建出复杂的计算能力。我尤其喜欢它在引入组合逻辑和时序逻辑时，那种循序渐进的引导。它不会一开始就抛出大量术语，而是通过一些生动的类比，比如简单的开关组合代表加法器，再到时钟信号如何控制信息的流动，让我能一步步理解这些基础是如何支撑起我们日常使用的数字设备。而且，书中穿插的许多历史故事和实际应用案例，让原本略显理论化的内容瞬间鲜活起来，我能感觉到自己不再是单纯地在学习知识，而是在探索计算机科学的发展脉络。它真的让我体会到了“理解才能更好地使用”这句话的深层含义。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是在学习一门全新的语言，但它不是用来沟通人与人之间的，而是用来理解机器思维的。它用一种非常系统化的方式，引导读者去理解数字逻辑的设计原理。我特别欣赏作者在解释组合逻辑和时序逻辑时的细致。他不仅仅是给出定义，更是通过实际的例子，比如如何设计一个简单的加法器，或者一个计数器，来展示这些逻辑是如何工作的。书中对时序逻辑的讲解尤为精彩，它让我明白，为什么计算机需要时钟信号，以及如何利用触发器来存储信息。这些看似基础的概念，却构成了整个数字世界的基础。而且，它还触及到了状态机和有限自动机的设计，这让我开始思考，如何通过定义一系列状态和转移条件，来设计更复杂的控制器。这本书的逻辑非常严谨，环环相扣，读起来既有挑战性，又充满成就感。

评分☆☆☆☆☆