數字邏輯設計（第二版）

圖書信息

作者：薛宏熙、胡秀珠

ISBN：9787302280323

定價：39.5元
印次：2-1
裝幀：平裝
印刷日期：2012-6-21

本書第一版獲普通高等教育“十一五”國家級規劃教材

圖書簡介

本書的特點是引入了電子設計自動化（Electronic Design Automation, EDA）工具和硬體描述語言VHDL，使理論教學和上機實踐相結合，使學習基本原理和掌握設計方法相結合。從教學改革的角度看，這種教學實踐實現了學校教育和產業界接軌，實現了教材和教學方法的與時俱進。
全書共分8章和2個附錄。第1章是邏輯電路導論；第2章介紹門電路的物理實現和特性；第3 ~ 4章介紹各種組合邏輯電路及其最佳化實現；第5章介紹觸發器和暫存器；第6章介紹同步時序電路；第7章介紹異步時序電路；第8章以實例介紹數字系統的特點和設計方法。附錄A介紹EDA工具QuartusII，附錄B介紹硬體描述語言VHDL。本書所附光碟中包含了EDA軟體QuartusII 9.0網路版、PPT形式的課件以及本書中所涉及的VHDL代碼。作者將習題解答放置在清華大學出版社網站，教師向出版社提供身份證明後可免費下載。
本書可作為高等院校計算機、自動化、電子工程及相關專業“數字邏輯”課程的教材，也可作為從事相關工作的工程技術人員的參考書

圖書前言

數字邏輯是計算機、自動化、電子工程等專業的本科生核心課程之一。編寫本書的基本出發點是：理論與實踐相結合；基本理論與新的設計方法相結合。這裡所說的新的設計方法是指硬體描述語言（hardware description language, HDL）和電子設計自動化（electronic design automation, EDA）工具。第二版對第一版的部分內容做了更新和補充。
數字積體電路技術的進步主要表現在集成度的提高和EDA工具的成熟，兩者相輔相成、相互促進。在沒有EDA工具的條件下，只能依靠紙和筆進行手工設計，費時費力效果差，也無法完成大規模數字系統的設計與製造。使用EDA工具後局面將大為改觀，其主要優點如下：
(1) 設計者工作的重點是在理論的指導下對目標電路進行精確的描述，將煩瑣的細節工作交給EDA工具去做，有利於設計大規模的數字系統。
(2) 檢驗一個設計正確與否可以在EDA工具（模擬驗證）的幫助下完成，因而使設計者具備自我檢查的能力。
(3) 通過實踐完成一個特定的任務，必然印象深刻，並且這個設計不是紙面上的圖形和文字，而是可以提交給EDA工具、可直接被綜合為積體電路的設計。
雖然學習EDA工具的使用方法以及學習硬體描述語言VHDL都需要花費一定的時間和精力，但是這種付出和收穫相比，收穫將遠大於付出。從教學改革的角度看，這種教學實踐實現了學校教育和產業界接軌，實現了教材和教學方法的與時俱進。
高等教育強調創新人才的培養，重大理論的創新固然可貴，技術創新、產品創新也具有重要價值。從培養創新型人才出發，本課程必須強調基本理論，其理由如下：
(1) 理論是套用的基石。
(2) 只有掌握基本的理論知識才能更好地使用EDA工具。
(3) 理論本身也需要繼承和創新，如果不在原有的基本理論上創新，就不可能產生今天的EDA工具，而EDA工具的進一步發展仍需依賴理論的創新。限於篇幅，本書對有關EDA方面的理論有所涉及但涉及不深。
培養創新人才需要通過各個教學環節來實現，對於本課程來說，除了用紙、筆完成適量的作業以鞏固理論知識之外，更多的練習是使用EDA工具完成一系列設計。學生完成一個設計任務後，誰能告訴他這個設計是否與預期功能相符？是EDA工具！EDA工具提供的模擬波形將顯示該目標電路的行為特性。這創造了一個自主學習的環境，當學生完成了一個個任務之後，將逐漸積累起信心，使他有勇氣面對新的挑戰。
易學易懂是本書的一個重要目標。為此，在每章的開頭有【課前思考】和【學習指南】，為學習本章提供指導性意見，每章的末尾有習題供學生作練習。在文字表述上，儘量避免長篇的文字描述，而儘量多用圖形、表格、提綱等方式，以醒目的方式介紹有關知識。本書在取材方面以基本內容為主，當涉及某些難度較大而又需要一般了解的知識點時，本書給有關章節打上星號，提示有關內容不屬於基本要求。
數字積體電路技術發展到今天，特點之一是集成度很高，單個晶片內可以包含幾百萬至幾千萬個邏輯門，可以容納中等規模的數字系統，因而稱為片上系統（system on chip, SOC) 。過去以中小規模積體電路為基礎的晶片（例如74系列）將不再是我們關注的焦點，因而略去有關內容，而把重點轉向目標電路的行為描述以及調用EDA工具所提供的庫元件。特點之二是本書引入了EDA工具，因而邏輯元件的符號也採用EDA工具所使用的國際通用符號。以上兩點和國內某些同類教科書有所不同，在此加以說明。
實踐環節可分為兩個層次：第一個層次是使用EDA工具進行設計和模擬驗證，只要有微型計算機的地方就可以進行，對學生十分方便。第二個層次是在實驗裝置上做硬體實驗。前者的優點是條件容易滿足，後者的優點是真實的硬體實驗，而不是軟體模擬的結果。具體做法視學校的具體條件而定。
全書共分8章和2個附錄。第1章是邏輯電路導論，介紹數字電路的表示方法、邏輯代數以及化簡邏輯函式的基本方法。第2章介紹數字積體電路的基本元件，討論門電路的物理實現和特性。數字電路分為組合邏輯電路和時序邏輯電路，第3～4章介紹各種組合邏輯電路及其最佳化實現。第5章介紹時序電路中的記憶元件：鎖存器、觸發器和暫存器。第6章介紹同步時序電路的理論和設計方法，是全書的重點。第7章介紹異步時序電路，幫助讀者從理論的高度認識時序電路，由於難度較大、需要較多學時，作者用星號標記其為選修內容。第8章介紹幾個規模較大的數字系統，以實例展示數字系統的設計方法。第8章是第6章的延伸和提高，建議在學完第6章之後，以自學加實驗的方式完成第8章的學習。

數字邏輯設計（第二版）

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