基于Quartus II的计算机核心设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:姜咏江

出品人:

页数:277

译者:

出版时间:2007-3

价格:25.00元

装帧:平装

isbn号码:9787302144489

丛书系列:

图书标签:

• Quartus II
• FPGA
• 计算机组成原理
• 数字逻辑设计
• Verilog
• VHDL
• 硬件设计
• 嵌入式系统
• 计算机体系结构
• 处理器设计

《数字逻辑与硬件描述语言：从概念到实践》 本书旨在系统地介绍数字逻辑设计的核心概念，并深入探讨如何利用现代硬件描述语言（HDL）进行高效的电路实现。我们从最基础的逻辑门电路和布尔代数原理出发，逐步构建更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路，如编码器、译码器、加法器、寄存器、计数器和有限状态机（FSM）等。 在数字逻辑基础部分，我们将详细阐述各种逻辑函数的化简方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法，帮助读者掌握优化逻辑电路的技巧。同时，对不同类型的时序逻辑电路，如触发器（Flip-Flops）的各种形式（D触发器、JK触发器、T触发器、SR触发器）及其应用，以及移位寄存器和各种计数器（同步计数器、异步计数器）的工作原理和设计流程进行深入剖析。 本书的核心内容聚焦于硬件描述语言（HDL）在现代数字系统设计中的应用。我们选择Verilog HDL作为主要的描述语言，并辅以VHDL的介绍，以满足不同读者的学习需求。Verilog HDL部分，将从其基本语法、数据类型、运算符、过程语句、任务和函数开始，逐步引导读者掌握如何用HDL描述硬件结构。我们将重点讲解如何使用Verilog HDL实例化模块，实现层次化设计，以及如何利用always块、assign语句等描述组合逻辑和时序逻辑。 针对具体的数字系统设计实例，我们将深入讲解如何使用HDL进行以下模块的设计和验证： 算术逻辑单元（ALU）： 从基本的加法器、减法器出发，设计能够执行多种算术和逻辑运算的ALU。 存储器： 讲解RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）的基本结构和HDL描述方法，包括读写时序。 微处理器基础： 介绍RISC（精简指令集计算）和CISC（复杂指令集计算）的基本概念，并以一个简化的RISC处理器为例，展示指令解码、执行单元、寄存器文件等核心组件的HDL实现。 有限状态机（FSM）： 详细介绍Mealy型和Moore型FSM的设计方法，并通过实例（如序列检测器、交通灯控制器）展示其在控制逻辑设计中的强大能力。 总线接口： 介绍并行总线和串行总线的接口设计，以及如何实现数据在不同模块间的传输。 本书的另一重要组成部分是仿真与验证。我们将详细介绍使用HDL仿真工具进行行为级仿真、寄存器传输级（RTL）仿真和门级仿真的方法。通过编写激励模块（testbench），读者将学会如何有效地验证设计的功能正确性，识别和调试逻辑错误。我们将讨论验证的策略和技术，包括随机测试、覆盖率分析等。 此外，本书还将涉及逻辑综合与布局布线的基本概念。虽然不直接侧重于特定EDA工具的操作，但我们会解释综合过程如何将HDL描述转换为门级网表，以及布局布线如何将网表映射到目标硬件（如FPGA）。这有助于读者理解HDL设计在实际硬件实现中的转化流程。 为了加深读者的理解，书中穿插了大量精心设计的案例研究和实践练习。这些练习涵盖了从简单逻辑门到复杂处理器指令译码器的设计，并提供了详细的设计思路和Verilog HDL代码示例。通过动手实践，读者能够更好地掌握HDL的运用，并积累实际的设计经验。 本书适合电子工程、计算机科学、微电子学等专业的学生，以及对数字逻辑设计和硬件开发感兴趣的工程师和技术人员阅读。通过学习本书，读者将能够掌握数字系统设计的基本原理，熟练运用硬件描述语言进行电路设计、仿真和验证，为进一步深入学习FPGA/ASIC设计打下坚实的基础。

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作为一个刚刚接触FPGA不久的新手，《基于Quartus II的计算机核心设计》这本书对我的帮助是巨大的。我之前尝试过一些在线教程，但总感觉碎片化，难以形成系统性的知识。这本书的结构非常合理，从Quartus II的入门，到数字逻辑的基础，再到计算机核心的设计，层层递进，非常适合我这样的初学者。我非常喜欢书中对Quartus II界面和常用功能的介绍，这让我能够快速上手，不再被工具本身所困扰。而后续关于计算机体系结构和指令集的部分，虽然有些抽象，但作者通过生动形象的比喻和图示，让我能够理解其中的核心思想。特别是书中对于流水线和并行处理的讲解，让我对如何提高计算机的运算效率有了初步的认识。虽然我还不能完全理解书中的所有细节，但我相信，随着我FPGA知识的不断积累，这本书一定会成为我反复研读的宝贵资料。它为我打开了一个新的世界，让我看到了FPGA在计算机设计领域的无限可能。

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对于我这种经验丰富的嵌入式系统工程师来说，市面上很多讲解Quartus II的书籍都显得过于基础，难以满足我对深入理解和优化设计的需求。然而，《基于Quartus II的计算机核心设计》这本书的出乎意料地让我感到惊喜。它并没有局限于简单的逻辑门实现，而是将重点放在了“计算机核心”的设计上，这正是我的强项和兴趣所在。书中对计算机指令集架构（ISA）的介绍，以及如何将其映射到Quartus II平台上实现，是我非常看重的一点。作者对各种指令的执行流程、数据通路和控制单元的设计进行了详细的阐述，并结合Quartus II的特性，探讨了如何优化性能和资源利用率。我特别欣赏书中关于时序分析和优化的部分，这对于确保设计在实际硬件上稳定运行至关重要。通过书中提供的各种优化技巧，比如流水线技术、并行处理等，我看到了提升系统性能的更多可能性。而且，书中还涉及了一些高级概念，如Cache一致性、中断处理等，这些都是构建高性能计算核心不可或缺的要素。这本书的深度和广度，都让我受益匪浅。

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我是一名热爱探索的业余硬件爱好者，平时喜欢折腾各种单片机和FPGA项目。《基于Quartus II的计算机核心设计》这本书就像是我在FPGA学习道路上的一盏明灯。虽然我对FPGA已经有了一些基础的了解，但对于如何设计更复杂的逻辑，特别是计算机核心部分，一直感到力不从心。这本书的出现，恰好弥补了我的这一短板。它从最基础的逻辑门电路讲起，逐步过渡到更复杂的组合逻辑和时序逻辑，并最终引向计算机核心的设计。我尤其喜欢书中关于数据通路和控制通路设计的讲解，这让我明白了如何将不同的逻辑模块组合起来，形成一个能够执行指令的完整系统。作者在介绍Verilog HDL语法时，也结合了FPGA的特性，让代码更加高效和易于综合。书中提供的项目实战，让我能够亲手去搭建一个简单的CPU，并观察其运行的过程，这种实践经验是任何理论教程都无法比拟的。这本书的阅读体验非常流畅，即使是其中的一些复杂概念，也能通过作者的讲解变得易于理解。

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这本《基于Quartus II的计算机核心设计》真是让我大开眼界！作为一名对数字逻辑和计算机体系结构充满好奇的在校学生，我一直在寻找一本能够将理论与实践完美结合的书籍。当我翻开这本书时，就被它清晰的逻辑和详实的案例深深吸引。作者在介绍FPGA开发工具Quartus II时，并没有流于表面，而是深入剖析了各个关键模块的功能和使用技巧，从原理图输入到HDL代码编写，再到时序约束和综合，每一步都讲解得条理分明，仿佛一位经验丰富的导师在我耳边细细指导。我尤其喜欢书中关于状态机设计的章节，它通过一个具体的案例，将抽象的状态转移和输出逻辑可视化，让我一下子就理解了原本让我头疼的概念。而后续关于流水线处理器和简单的CPU设计，更是将这些基础知识融会贯通，让我看到了如何用Quartus II这样的工具去构建复杂的计算单元，这对于我未来进行课程设计和毕业论文的研究，无疑提供了宝贵的思路和方法。书中的代码示例也非常丰富，直接可以拿来学习和调试，这大大缩短了我的学习曲线，也让我更有信心去尝试更具挑战性的项目。

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说实话，我一开始对《基于Quartus II的计算机核心设计》这本书并没有抱太大的期望，以为又是一本教人如何使用工具的书。然而，当我开始阅读后，才发现它的价值远不止于此。这本书的独特之处在于，它不仅仅是Quartus II的使用指南，更是将计算机科学的核心概念，如计算机体系结构、指令集、流水线等，通过Quartus II这个平台进行了生动的实践。书中对指令集的设计和实现，让我对计算机的底层工作原理有了更直观的认识。我一直以来都对CPU是如何工作的感到好奇，而这本书的章节，特别是关于RISC-V指令集的部分，用一种非常易于理解的方式，将抽象的指令翻译成具体的硬件逻辑，让我茅塞顿开。作者通过详细的图示和代码片段，一步步引导读者构建一个能够执行基本指令的处理器。这不仅仅是学习一个工具，更是学习如何用这个工具去实现一个真正的计算核心，这对于我理解计算机的“心脏”是如何跳动的，有着极其重要的意义。

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