Logic Circuits and Microcomputer Systems (McGraw-Hill series in electrical engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Mcgraw-Hill College

作者:Claude A. Wiatrowski

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1980-04

价格:USD 67.45

装帧:Hardcover

isbn号码:9780070700901

丛书系列:

图书标签:

• Logic Circuits
• Microcomputer Systems
• Digital Logic
• Computer Architecture
• Electrical Engineering
• McGraw-Hill
• Electronics
• Digital Systems
• Hardware Design
• Computer Organization

数字逻辑设计与微系统：理论基础与实践应用 本书旨在为电子工程、计算机科学与技术以及相关领域的学生和专业人士提供一套全面而深入的数字逻辑设计与微系统（Microcomputer Systems）的理论框架与实践技能。全书内容覆盖了从最基本的布尔代数和逻辑门到复杂的可编程逻辑器件（FPGA）应用，以及微处理器体系结构与嵌入式系统开发的全过程。 第一部分：数字逻辑基础与组合电路分析 本部分聚焦于数字系统的基石——数字逻辑。我们将从信息的二进制表示法和数字系统分类入手，详细阐述布尔代数的基本定理、公理及其在电路设计中的简化应用。重点讲解了基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的物理实现与逻辑功能。 组合逻辑电路设计是本部分的核心。我们深入探讨了如何使用真值表、卡诺图（Karnaugh Maps）以及更通用的Quine-McCluskey方法来最小化布尔表达式。随后，本书详细介绍了标准组合逻辑芯片的应用，包括编码器（Encoders）、译码器（Decoders）、数据选择器（Multiplexers, MUX）和数据分配器（Demultiplexers, DEMUX）。这些基本模块是构建更复杂算术和数据处理电路的关键组件。特别地，我们对全加器、半加器以及借位/进位传播的原理进行了细致的剖析，并引入了算术逻辑单元（ALU）的概念模型。 第二部分：时序逻辑、存储单元与有限状态机 在理解了组合电路的瞬时响应特性后，本部分转向处理具有“记忆”功能的电路——时序逻辑。 我们首先介绍了锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops），包括SR、D、JK和T型触发器的工作原理，侧重于它们对时钟信号（Clock Signal）的敏感性、建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的要求。 在此基础上，本书系统地阐述了如何利用触发器构建寄存器（Registers）和计数器（Counters）。从异步（Ripple）计数器到同步（Synchronous）计数器的设计与分析，详细对比了它们在速度和电路复杂性上的优劣。 有限状态机（Finite State Machines, FSM）是数字系统控制逻辑的数学模型。我们采用摩尔（Moore）模型和米利（Mealy）模型，详细讲解了状态图（State Diagrams）的绘制、状态分配的优化（如Gray Code分配），以及如何将状态转换逻辑和输出逻辑映射到实际的逻辑门或可编程器件上。书中包含了对序列检测器和简单控制单元的实际设计案例。 第三部分：半导体存储器与可编程逻辑器件 本部分将理论设计与实际的集成电路技术相结合，介绍现代数字系统中使用到的主要存储器类型和可重构逻辑平台。 存储器技术部分，我们区分了易失性存储器（如SRAM和DRAM）的组织结构、读写操作的时序要求以及基本的存储器芯片扩展方法（地址译码与数据总线连接）。同时，也简要介绍了非易失性存储器（ROM, EPROM, Flash Memory）的工作原理及其在固件存储中的作用。 可编程逻辑器件（PLD）是当前数字电路设计的主流工具。本书详细介绍了可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑（PAL）以及最为重要的现场可编程门阵列（FPGA）的基本结构。我们着重分析了查找表（Look-Up Table, LUT）的工作方式、配置单元（Configurable Logic Block, CLB）的组成，以及I/O模块和布线资源的相互关系。这为后续学习硬件描述语言（HDL）打下了坚实的硬件基础。 第四部分：微处理器系统架构与互连 进入微系统领域，本书将焦点从纯粹的逻辑门转移到构成完整计算机系统的核心组件——微处理器（Microprocessor）。 微处理器基础部分，我们首先介绍冯·诺依曼（Von Neumann）和哈佛（Harvard）体系结构的区别与联系。随后，本书深入剖析了中央处理单元（CPU）的核心组成：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（Control Unit）和寄存器组（Register File）。我们详细分析了指令的获取、解码和执行周期（Fetch-Decode-Execute Cycle），并探讨了指令集架构（ISA）的基本概念。 存储器与总线系统是连接CPU与外部世界的桥梁。本书详细解释了存储器映射（Memory Mapping）的概念，以及如何通过地址总线和数据总线与存储器和外设进行通信。我们对比了同步总线和异步总线的仲裁机制，并介绍了总线仲裁、握手协议等关键的时序控制概念。 I/O接口与中断机制是实现系统交互的关键。我们阐述了并行I/O和串行I/O的原理，并重点分析了中断驱动（Interrupt-Driven）操作的工作流程，包括中断请求的产生、优先级管理、上下文切换以及中断服务程序（ISR）的执行过程，这是构建实时或响应式系统的基础。 第五部分：嵌入式系统与硬件描述语言入门 最后一部分将理论知识应用于现代的微系统设计实践。 硬件描述语言（HDL）作为设计复杂数字系统的标准工具，本书引入了VHDL或Verilog（根据具体课程侧重选择其一或并重）的基础语法和设计流程。我们将HDL视为对硬件的抽象描述，而非传统编程语言。重点在于使用结构化、数据流和行为级三种建模风格来描述组合逻辑、时序逻辑以及状态机。通过HDL代码的综合（Synthesis）和仿真（Simulation），读者将学会如何将抽象设计转化为实际的门级网表。 微系统与嵌入式系统案例分析部分，本书将所学知识融会贯通。我们分析了一个典型的微控制器（Microcontroller）的内部结构，包括其CPU核、片上RAM/ROM、定时器/计数器模块以及通用I/O端口。通过一个简单的嵌入式应用实例（例如，一个基于定时器的LED闪烁控制或一个简单的串行通信程序），展示了软件（固件）如何通过寄存器操作来配置和控制底层硬件资源，从而实现特定的系统功能。 通过本书的学习，读者将不仅能够理解数字电路的底层物理原理，更能熟练地运用现代设计方法和工具，对复杂、高性能的数字系统和微处理器系统进行分析、设计与实现。

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这本书在微处理器部分的讲解尤为精彩。它不仅仅是列举各种微处理器的架构和指令集，而是深入浅出地解释了微处理器的核心工作原理：指令的读取、解码、执行过程，以及 CPU 与内存、I/O 设备之间的数据交互方式。通过对一些经典的微处理器（例如 8086/8088）的详细分析，我不仅理解了它们的设计哲学，还学会了如何阅读汇编语言，并尝试编写简单的程序。书中关于内存管理、中断处理、输入输出接口等章节，更是为我打开了通往更深层次系统理解的大门。我尤其喜欢作者们在讲解中断时，那种层层递进的思路，先从中断的产生讲起，再到中断向量表的作用，最后是如何完成中断服务程序的执行，整个过程脉络清晰，逻辑严谨，让我对计算机的实时响应机制有了拨云见日般的认识。

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这本书的结构设计非常合理，循序渐进，让初学者也能轻松入门。开头部分清晰地介绍了数字逻辑的基础，从布尔代数到逻辑门，再到组合逻辑电路和时序逻辑电路，每个概念都解释得非常到位，配合图例更是清晰明了。我尤其欣赏书中对卡诺图和布尔代数化简的讲解，这些方法对于优化电路设计至关重要，书中给出的例子非常实用，让我能够很快掌握这些技巧。进入微计算机系统部分后，作者们从微处理器的基本结构讲起，包括寄存器、ALU、控制单元等，然后逐步深入到指令集、寻址方式、存储器组织、I/O 接口等关键主题。对于我这样一个初学者来说，这本书提供的知识体系构建得非常扎实，为我后续深入学习打下了坚实的基础。

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我之所以会如此推荐这本书，是因为它不仅仅是一本学习资料，更是一种学习方法的启示。它教会了我如何去分析问题，如何去分解复杂系统，以及如何去整合不同的知识点。在学习微处理器接口设计时，我曾遇到过如何处理不同数据格式和时序要求的问题，但通过书中关于标准接口协议的讲解，我找到了解决问题的关键。这本书让我深刻体会到，扎实的理论基础是解决实际工程问题的基石。

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我对于这本书的另一个深刻印象是它对理论与实践结合的重视。书中不仅仅局限于理论讲解，而是通过大量的实例，将抽象的理论知识与实际应用紧密联系起来。例如，在讲解微处理器指令集时，作者们会给出汇编语言的示例代码，并详细解释每一条指令的功能和作用，这让我在学习指令的同时，也能理解它们在实际程序中的应用。书中还介绍了一些常用的微处理器开发工具和调试技巧，这对于我动手实践非常有指导意义。我尝试着按照书中的步骤，用简单的开发板编写并运行了一些程序，感觉非常有成就感。

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我特别欣赏这本书的语言风格，它既严谨又易懂，避免了使用过于晦涩的术语。即使是对于一些复杂的概念，作者们也能够用清晰的比喻和形象的图示来解释，这使得学习过程更加轻松愉快。我注意到书中在讲解微处理器架构时，会对比不同架构的特点，例如 RISC 和 CISC 的区别，以及它们在性能和功耗上的权衡。这种对比分析非常有价值，能够帮助我更全面地理解微处理器的发展趋势和设计理念。

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对于想要理解数字逻辑电路和微计算机系统底层原理的读者来说，这本书绝对是首选。它涵盖了从基础的逻辑门到复杂的微处理器架构的方方面面，并且讲解得非常透彻。我特别喜欢书中对于指令流水线、缓存机制等高级主题的讲解，虽然这些内容相对复杂，但作者们通过简洁的语言和精炼的图示，让我能够轻松理解其中的奥秘。这让我意识到，微处理器并非一个黑箱，而是由一系列精妙设计的逻辑单元组成的。

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这本书实在是太棒了，绝对是任何对数字逻辑和微计算机系统感兴趣的人的必备读物。我是一名电子工程专业的学生，在课程中第一次接触到这本书，当时我对此领域的基础知识了解不多，但这本书就像一位循循善诱的老师，将复杂的概念分解成易于理解的部分。从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT）开始，作者们用清晰的图示和详实的解释，让我迅速掌握了它们的布尔代数运算规则以及在实际电路中的应用。接着，他们深入到更复杂的组合逻辑电路，比如编码器、译码器、多路选择器和数据选择器，并详细阐述了如何利用这些基本门构建出更高级的功能单元。每一个章节都配有大量的例题，这些例题不仅帮助巩固了理论知识，还展示了实际工程中的应用场景，让我对理论与实践的结合有了更深的认识。

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这本书提供的资源非常丰富，不仅仅局限于书本本身。我发现书中经常引用一些经典的学术论文和技术报告，这为我进一步深入研究提供了很好的方向。此外，书后还附带了大量的参考资料和习题，这些习题的难度适中，能够有效地检验我的学习成果。我特别喜欢书中一些开放性的问题，这些问题鼓励我独立思考，并尝试提出自己的解决方案，这对于培养我的创新能力非常有益。

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这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，它不仅教授知识，更培养了解决问题的能力。在学习过程中，我经常会遇到一些看似棘手的电路设计问题，但通过书中提供的各种设计方法和分析工具，我都能找到解决的思路。例如，书中对于状态机的设计和分析，讲解得非常透彻，让我学会了如何将复杂的系统分解成有限状态机，并通过状态转换图和状态表来描述其行为。这对于设计控制电路非常有帮助。此外，书中还涉及了数字信号处理的一些基础概念，以及如何利用微处理器实现一些简单的信号处理算法，这对我未来的嵌入式系统开发非常有启发。

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这本书在时序逻辑电路部分的阐述，是我认为最出色的一部分。从最基本的触发器（SR, JK, D, T）的原理和特性，到各种寄存器的构建，再到计数器的设计，作者们都进行了深入浅出的讲解。我尤其喜欢书中关于时序电路分析和设计的流程，即如何通过状态图和状态表来描述时序电路的行为，然后如何将其转化为实际的电路。这本书还详细介绍了同步和异步时序电路的区别，以及它们各自的优缺点，这对我理解微处理器内部的时钟同步机制非常有帮助。

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