Introduction to Logic Design with CD ROM pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math

作者:Alan B Marcovitz

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:2004-02-27

价格:USD 141.25

装帧:Hardcover

isbn号码:9780072951769

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• Testbook
• DigitalLogic
• 2014
• Logic Design
• Digital Logic
• Computer Architecture
• Boolean Algebra
• Combinational Logic
• Sequential Logic
• Verilog
• VHDL
• CD-ROM
• Textbook

好的，以下是一本不包含《Introduction to Logic Design with CD ROM》内容的图书简介，专注于数字系统设计和可编程逻辑器件（PLD）的深入探讨。 --- 《高级数字系统设计与可编程逻辑实现》 深入理解现代电子系统的基石 作者： [此处可填写虚构作者姓名，例如：陈明远，张宏伟] 出版社： [此处可填写虚构出版社名称，例如：精工科技出版社] 页数： 约 950 页（精装本） ISBN： [此处可填写虚构 ISBN 号码] 图书概述 本书旨在为电子工程、计算机科学及相关领域的专业人士和高年级学生提供一个全面、深入且高度实用的指南，聚焦于现代数字系统的设计、验证、优化以及在主流可编程逻辑器件（PLD）平台上的实现技术。它超越了基础的布尔代数和组合逻辑电路介绍，直接进入复杂系统架构、高级硬件描述语言（HDL）编程范式以及时序系统的高级分析。本书特别强调设计流程的可综合性 (Synthesizability)、性能约束的满足以及面向实际硬件的优化技巧。 我们深知，在当今快速迭代的电子产品开发周期中，仅仅掌握基本的逻辑门操作是远远不够的。真正的挑战在于如何高效地将复杂算法转化为能在FPGA或CPLD上稳定、高速运行的硬件结构。因此，本书内容架构紧密围绕这一核心目标构建。 核心内容结构与深度解析 本书分为七个主要部分，共计二十章，内容深度和广度兼顾： 第一部分：设计方法的演进与现代数字系统基础（第 1 - 2 章） 本部分奠定了后续高级主题的理论基础，但视角更为现代和前沿。 第 1 章：从架构到门级：现代设计范式的转变。 探讨了摩尔定律的持续影响，以及ASIC/FPGA/SoC设计流程的演变。重点分析了基于高抽象层次的系统级建模（System-Level Modeling）如何指导底层硬件实现。引入了设计收敛（Design Convergence）的概念，即如何平衡功能正确性、时序性能和资源消耗。 第 2 章：数字系统中的可靠性与故障容忍。 区别于简单的逻辑单元分析，本章深入讨论了实际系统中常见的噪声、串扰（Crosstalk）对信号完整性的影响，并介绍了容错编码（如CRC、纠错码）在数字模块中的应用原理及硬件实现考量。 第二部分：高级硬件描述语言（VHDL/Verilog/SystemVerilog）精通（第 3 - 6 章） 本部分是本书的基石，它将侧重于如何利用HDL编写出可综合、高性能的代码，而非仅仅是模拟和验证的代码。 第 3 章：VHDL/Verilog的结构化建模与并发性控制。 深入剖析`process`/`always`块的敏感度列表管理，强调避免锁定的（Latching）结构和不可综合的并发语句。特别关注并发赋值与顺序赋值在综合结果上的巨大差异。 第 4 章：SystemVerilog：面向验证与设计的统一语言。 详细介绍SystemVerilog在提高代码可读性、模块化方面的优势，并探讨其在覆盖率驱动验证（Coverage-Driven Verification, CDV）中的关键作用，虽然本书重心在设计，但强调设计与验证的接口。 第 5 章：数据路径与控制路径的HDL实现。 专注于如何将状态机（FSM）的规范精确地映射到硬件结构上，讨论了Mealy与Moore状态机的性能权衡。同时，详细解析了乘法器、除法器等复杂算术操作在不同FPGA架构上的优化实现。 第 6 章：高级设计模式：流水线与数据并行化。 介绍如何通过展开（Unrolling）和流水线（Pipelining）技术来提高吞吐量，并提供具体的时序预算分析方法，确保流水线级间延迟满足系统时钟要求。 第三部分：时序逻辑与同步电路分析（第 7 - 9 章） 本部分是数字设计的核心难点所在，要求读者对时序概念有深刻理解。 第 7 章：同步设计原理与时钟域交叉（CDC）。 彻底解析时钟域交叉的危害，并详细对比分析了异步FIFO、握手协议（Handshaking）以及多比特同步器（Metastability Avoidance Techniques）的优劣和具体 RTL 实现技巧。 第 8 章：延迟、偏斜与建立/保持时间分析。 建立严格的STA（Static Timing Analysis）思维框架。本书不满足于工具报告的简单解读，而是教授读者如何根据逻辑单元延迟（Cell Delay）和布线延迟（Routing Delay）手动估算关键路径，并据此调整设计约束。 第 9 章：锁相环（PLL）与时钟管理单元（CMU）在系统中的集成。 讨论如何配置片上时钟资源以满足多速率系统需求，以及时钟抖动（Jitter）对系统性能的影响模型。 第四部分：可编程逻辑器件（PLD）架构与资源映射（第 10 - 12 章） 本书将PLD视为一个具体的硬件目标，而不是一个抽象的“黑盒”。 第 10 章：FPGA与CPLD的内部结构深入剖析。 详细对比LUT（查找表）、触发器、时钟管理单元（MMCM/PLL）在主流厂商（如Xilinx/Intel）架构中的演变和功能差异。强调理解资源结构如何影响HDL代码的最终映射。 第 11 章：IP核的评估、集成与定制化。 讲解如何选择、例化和参数化标准IP核（如DDR控制器、PCIe接口），并深入分析专有IP（如DSP Slice, BRAM）的使用限制和性能边界。 第 12 章：资源利用率优化与布局布线策略。 讨论如何通过代码重构（如函数内联、实例划分）来优化资源分配，以及如何利用时序驱动（Timing-Driven）的布局布线工具进行迭代优化。 第五部分：高级系统模块设计实例（第 13 - 15 章） 通过具体、复杂的模块设计案例来固化前述理论知识。 第 13 章：高性能 FIR 滤波器硬件实现。 采用流水线和并行化技术设计一个高采样率的有限脉冲响应（FIR）滤波器，重点展示如何在 RTL 层面实现定点数运算和系数存储管理。 第 14 章：DMA 控制器与总线接口设计。 构建一个简化的 AXI-Lite 或 Avalon 总线从设备，并设计一个完整的 Direct Memory Access (DMA) 引擎，涵盖传输请求、仲裁和数据包处理逻辑。 第 15 章：通信协议的硬件加速：以 UART/SPI 为例的深入剖析。 不仅实现标准协议，更侧重于如何设计高速、低延迟的传输层，包括输入去抖和输出缓冲管理。 第六部分：系统级验证与仿真技术（第 16 - 18 章） 强调设计流程的闭环验证，确保硬件的鲁棒性。 第 16 章：基于 Testbench 的功能验证。 详细介绍如何构建参数化的、可重用的 RTL Testbench，使用系统任务和函数来自动化激励生成和响应检查。 第 17 章：形式验证（Formal Verification）简介与应用。 介绍等价模型检测（Equivalence Checking）和属性规范（Property Specification）在异步逻辑验证中的应用，以及其与仿真验证的互补关系。 第 18 章：时序签核（Timing Sign-off）流程。 探讨从综合后仿真（Post-Synthesis Simulation）到布局布线后仿真（Post-Layout Simulation）的数据流，强调如何使用 SDF 文件进行精确延迟仿真。 第七部分：跨学科接口与未来趋势（第 19 - 20 章） 展望数字设计在更广阔工程领域中的应用。 第 19 章：嵌入式处理器接口与软核集成。 讨论如何将自定义逻辑与如 RISC-V 或 MicroBlaze 等软核处理器通过标准总线互连，重点解决外设的地址映射和中断处理。 第 20 章：高层次综合（HLS）与设计自动化。 介绍使用 C/C++ 语言进行硬件描述的趋势，分析 HLS 工具链的工作原理、局限性，以及如何调整 C 代码以获得期望的硬件资源映射和性能结果。 本书特色 1. 实践驱动，拒绝空谈： 全书所有高级概念均配有完整的、可直接在主流 EDA 工具链中运行的 RTL 示例代码和约束文件（XDC/SDC 格式）。 2. 性能优先的思维训练： 贯穿始终的重点是如何将设计转化为满足严格时序要求的硬件，指导读者建立“硬件思维”。 3. 架构敏感性： 深入剖析了底层器件结构对高级设计决策的影响，避免了“黑盒”式设计方法。 目标读者 具备基础数字逻辑知识的电子工程、通信工程、计算机工程专业本科高年级学生及研究生。 希望从基础数字电路设计迈向复杂系统级（SoC/FPGA）实现和验证的初、中级工程师。 需要深入了解PLD内部机制和高性能设计技巧的硬件加速工程师。 本书是您从“会写代码”到“设计出高效稳定硬件”的桥梁。

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从一个侧重于应用和快速上手的学习者的角度来看，这本书的理论深度固然令人敬佩，但它在“如何设计一个更好、更快、更省资源的电路”这个问题上，提供的指导显得有些间接和晦涩。它花了大量篇幅讲解如何进行布尔表达式的化简，这无疑是基础中的基础，但对于实际的电路设计，我们更关心的是如何处理竞争冒险、如何优化时钟域交叉、以及如何利用特定工艺库的特性。这本书在这些高级优化和实际工程考量方面，似乎只是点到为止，缺乏深入的案例分析来展示理论知识在解决真实世界难题时的威力。比如，它在讨论状态编码优化时，仅仅停留在卡诺图或奎因-麦克拉斯基法的应用层面，而没有深入探讨对状态转移图的分析如何直接指导更优的状态编码，以减少所需的逻辑门数量或提高时序裕度。总而言之，这本书更像是一个精通“语言语法”的古典学者，对“如何用这门语言写出打动人心的史诗”的实践经验分享得相对较少，适合想打下坚实理论根基的人，但对于急需实战经验的工程师而言，可能需要搭配更多偏重实践的书籍来平衡阅读体验。

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这本书，说实话，拿到手里的时候我就有点犯嘀咕。封面设计得挺中规中矩的，没什么特别抓人眼球的地方，感觉就是那种教科书的经典款式，嗯，那种你能在大学书店的角落里翻到一堆的架子上找到的类型。我当时正在找一本能把数字逻辑的基础概念讲得透彻一点的书，毕竟我对那些门电路、布尔代数什么的总是感觉有点模糊，总觉得缺了那么一块拼图。翻开目录，内容排布倒是挺传统的，从最基础的逻辑门讲起，然后过渡到组合电路、时序电路，再到一些更复杂的有限状态机设计。理论推导部分看起来挺扎实的，数学公式不少，估计是想让读者对背后的原理有个深入的理解。不过，实际阅读体验嘛，就没那么令人兴奋了。作者的文笔偏向于学术化，句子结构比较长，信息密度很高，对于初学者来说，可能得时不时地停下来，反复琢磨好几遍才能真正消化掉。它更像是一份详尽的参考资料，而不是一本能带你轻松入门的向导。我个人比较看重实例和动手实践的部分，这本书的例子虽然数量不少，但感觉深度上还差了那么点意思，很多都是教科书里烂熟于心的那些小例子，缺乏一些贴近现代设计需求的复杂应用场景来作为支撑。

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说实话，我当时买这本书的主要动机是冲着那个附带的光盘去的，因为光盘往往意味着配套的仿真工具或者大量的参考资料，这在自学数字逻辑时是至关重要的补充。然而，光盘的内容，恕我直言，有点令人失望。它提供了一些基础的逻辑仿真软件的演示文件，甚至还有一些旧版本的EDA工具的试用版链接，但这些资源更新速度太慢了，很多链接已经失效，软件版本也过于老旧，与我正在使用的现代设计流程完全脱节。这让我不得不更多地依赖网络资源和自己已有的工具链来验证书中的例子。抛开光盘不谈，单就文本内容而言，这本书在讲解硬件描述语言（HDL），比如VHDL或Verilog，与底层逻辑电路之间的映射关系时，处理得略显保守。它似乎更侧重于传统的门级图解和布尔代数优化，对于如何高效地用现代HDL语言来描述和综合出最优的硬件结构，着墨不多。对于一个期望通过这本书快速掌握现代FPGA设计流程的读者来说，这会是一个明显的短板。它更像是在坚守上个世纪末期的教学范式，虽然基础知识扎实，但在与时俱进方面显得有些力不从心。

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这本书的排版和图表质量，是我在阅读过程中持续感到困扰的一个方面。印刷质量本身尚可，纸张也算耐用，但内页设计真的需要改进。很多关键的逻辑图，特别是涉及到多级组合电路或者复杂时序状态图的部分，线条画得非常拥挤，元件符号和连接线常常混在一起，辨识度很低。我经常需要借助放大镜或者在电脑上将扫描页放大很多倍才能看清哪些输入连接到了哪个门，以及反馈的路径究竟是如何构成的。这种视觉上的疲劳，极大地减慢了我的学习进度。此外，书中对一些特定术语的定义不够统一，有时在一个章节里会用A表示某个信号，但在另一个章节又突然换成了X，这种不一致性对于需要快速查阅和对比概念的读者来说，是非常不友好的。我理解逻辑设计中符号的使用具有一定的灵活性，但对于一本作为教学参考的书籍，保持术语和符号系统的高度一致性是最低要求。如果作者能在图表清晰度和符号规范性上多投入一些精力，这本书的易读性和实用性将会有质的飞跃。

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拿到这本书后，我的第一感受是“沉甸甸的”，物理意义上的沉重，侧面反映了它内容覆盖面的广度和深度。我特别关注它对时序逻辑部分的处理方式。很多教材在讲解触发器和状态机的设计时，总是草草带过，或者只给出一个非常简化的模型。但这本书似乎在这方面下了不少功夫，它花了大量的篇幅来讨论不同类型的触发器（如D、JK、T）在实际时序约束下的行为差异，甚至还涉及到了同步/异步复位信号的处理，这对我解决一些复杂的时序竞争问题非常有帮助。更值得称赞的是，它并没有止步于理论推导，而是试图将这些概念与实际的硬件实现联系起来。比如，在描述如何构建一个计数器时，它不仅给出了布尔方程，还配上了真值表和逻辑图，然后用一种非常严谨的步骤指导读者如何从概念过渡到实际的逻辑门级电路。我特别喜欢它在章节末尾设置的“设计挑战”环节，这些挑战往往需要综合运用前几章学到的知识，要求你不仅仅是记忆公式，而是要动脑筋去解决一个完整的设计问题，这才是真正锻炼工程思维的地方。总的来说，这本书的结构严谨，逻辑递进性强，适合那些已经有一定基础，想系统性提升设计能力的读者。

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