Correct Hardware Design and Verification Methods 正确的硬件设计与验证法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Geist, Daniel; Tronci, Enrico; Geist, Daniel

出品人:

页数:426

译者:

出版时间:2003-12

价格:813.60元

装帧:

isbn号码:9783540203636

丛书系列:

图书标签:

• 硬件设计
• 硬件验证
• FPGA
• ASIC
• 数字电路
• 验证方法
• 设计方法
• RTL
• 形式验证
• 低功耗设计

《数字逻辑电路与系统设计》 内容简介： 本书深入探讨了数字逻辑电路的基础理论、设计方法以及系统级实现技术，旨在为读者构建坚实的数字系统设计能力。全书共分为四个主要部分：数字逻辑基础、组合逻辑设计、时序逻辑设计与应用，以及复杂数字系统设计。 第一部分：数字逻辑基础 本部分首先从最基本的二进制数制和逻辑运算入手，详细介绍了布尔代数的基本公理、定理和化简方法。通过对逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的深入解析，读者将掌握实现各种逻辑功能的原理。接着，我们将学习如何使用真值表、卡诺图（Karnaugh Map）和奎-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法等方法来简化和优化逻辑表达式，从而设计出最高效、最经济的逻辑电路。此外，本书还将介绍多种基本逻辑门电路的实现方式，包括晶体管级（如CMOS, TTL）的简单介绍，以及组合逻辑电路的构建原理。本部分强调了理解逻辑运算的本质，为后续更复杂的电路设计打下坚实的基础。 第二部分：组合逻辑设计 组合逻辑电路是数字系统的核心组成部分，其输出仅取决于当前的输入状态。本部分将系统性地介绍各种常用的组合逻辑模块的设计与应用，包括： 译码器（Decoder）与编码器（Encoder）： 详细讲解其工作原理、功能以及在地址译码、指令译码等方面的应用。 多路选择器（Multiplexer, MUX）与多路分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 深入剖析其数据选择与分发的机制，以及在信号路由、数据选择等领域的广泛用途。 加法器（Adder）与减法器（Subtractor）： 从半加器、全加器开始，逐步讲解行波进位加法器、先行进位加法器等不同结构，分析其性能差异，并介绍如何设计硬件实现基本的算术运算。 比较器（Comparator）： 讲解如何设计用于比较两个二进制数大小的电路。 循环冗余校验（CRC）发生器与检测器： 介绍其原理和在数据通信中的纠错作用。 本书不仅会提供这些模块的设计步骤和示例，还会探讨如何利用这些基本单元构建更复杂的组合逻辑功能，例如算术逻辑单元（ALU）的部分设计。 第三部分：时序逻辑设计与应用 时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路过去的状态有关，这使得它们能够存储信息并实现更复杂的控制功能。本部分将重点讲解： 触发器（Flip-Flop）： 详细介绍RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器的结构、工作原理、时序特性（如建立时间、保持时间）以及它们在状态存储中的作用。 寄存器（Register）： 讲解不同类型的寄存器，如移位寄存器（用于数据移位、延迟）、并行输入/输出寄存器等，并介绍其在数据缓存和处理中的应用。 计数器（Counter）： 深入讲解同步计数器和异步计数器（行波计数器）的设计，包括二进制计数器、十进制计数器、任意模计数器以及它们在分频、定时、状态机控制等方面的应用。 状态机（State Machine）： 介绍有限状态机（FSM）的概念，包括Mealy模型和Moore模型的区别与联系。通过状态图和状态转移表，读者将学会如何设计复杂的控制器，如交通灯控制器、序列检测器等。我们将分析状态机的设计流程，包括状态分配、激励方程推导和电路实现。 本部分还包含了同步与异步时序电路的区别，时钟信号的生成与分配，以及潜在的时序问题（如竞争与冒险，锁存器效应）的识别与避免。 第四部分：复杂数字系统设计 在掌握了基本的组合逻辑和时序逻辑设计方法后，本部分将引导读者将这些知识融会贯通，设计更复杂的数字系统。 数据通路（Datapath）与控制器（Controller）设计： 讲解如何将复杂的数字系统分解为数据通路和控制器两大部分。数据通路负责数据的流动和处理，而控制器则负责协调数据通路的操作。我们将通过实例，如一个简单的CPU的组成部分，来演示这种分离式设计的强大能力。 内存单元设计： 介绍基本的随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的结构和工作原理，包括存储单元的组织方式、读写操作的时序以及它们在数字系统中的作用。 接口与通信： 介绍一些常见的数字接口协议的基本概念，如并行接口和串行接口，以及简单的握手机制，为实现不同设备之间的数据交互奠定基础。 系统级设计流程： 概述从需求分析到最终实现的整个数字系统设计流程，包括功能规格说明、逻辑设计、仿真验证（初步介绍，不深入细节）以及硬件实现（如FPGA）。 本书在每个章节都配有丰富的实例和练习题，帮助读者巩固所学知识，并逐步培养解决实际问题的能力。本书的语言力求清晰易懂，理论联系实际，旨在为所有希望进入数字电路设计领域或提升相关技能的读者提供一条全面而深入的学习路径。通过本书的学习，读者将能够独立设计和理解各种基本的数字逻辑电路和模块，为进一步深入研究微处理器、数字信号处理等更高级的数字系统打下坚实的基础。

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