Structured Logic Design with VHDL pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Armstrong, James R.; Gray, F. Gail;

出品人:

页数:651

译者:

出版时间:2000-3

价格:$ 107.35

装帧:

isbn号码:9780130216700

丛书系列:

图书标签:

VHDL
数字逻辑设计
结构化设计
可编程逻辑器件
FPGA
数字电路
硬件描述语言
电子工程
计算机工程
逻辑设计

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具体描述

For senior/graduate-level courses in Advanced Digital Design and Advanced Digital Logic in departments of electrical engineering, computer engineering, and computer science.Intended to teach a synthesis-based approach to design using a hardware description language (i.e., VHDL), this text focuses on the synthesis process in how to translate VHDL descriptions into gate level logic. It teaches the VHDL language in detail, describes modeling at three different levels of abstraction (algorithmic, data flow, and gate level), and explains the ASIC Design Process. Illustrations of synthesis with standard cell libraries and FPGAs are given using Synopsys and Xilinx tools.

《数字系统与硬件描述语言：原理与实践》这本书深入探讨了现代数字系统设计的基础理论和实践方法，聚焦于使用硬件描述语言（HDL）构建复杂电子电路。我们将从最基本的数字逻辑门开始，逐步深入到状态机、存储器和处理器等核心数字模块的设计。读者将学习如何将抽象的系统级需求转化为可综合的硬件描述，以及如何使用业界标准工具进行仿真、综合和实现。核心内容概述：数字逻辑基础：回顾布尔代数、逻辑门、组合逻辑和时序逻辑的基本原理。我们将详细介绍各种组合逻辑电路（如加法器、减法器、多路选择器、译码器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器）的设计与分析。强调逻辑优化、卡诺图化简、Quine-McCluskey算法等经典技术在减小电路规模和提高性能中的作用。硬件描述语言（HDL）入门：本书将以一个主流的硬件描述语言（例如，Verilog HDL）作为主要教学语言，因为它在业界拥有广泛的应用。读者将学习HDL的语法、数据类型、运算符、结构语句（如 `always` 块、`assign` 语句）以及如何使用模块进行层次化设计。我们将注重编写清晰、可读性强且易于仿真的HDL代码，并探讨不同语言风格对综合结果的影响。组合逻辑模块设计：详细讲解如何使用HDL设计各种组合逻辑功能单元，包括算术逻辑单元（ALU）、比较器、查找表（LUT）等。我们将通过具体的实例，展示如何将数学表达式或逻辑函数映射到HDL代码，并使用仿真工具验证其正确性。时序逻辑模块设计：深入讲解时序逻辑电路的设计，包括同步时序逻辑和异步时序逻辑。重点介绍状态机（有限状态机，FSM）的设计方法，包括摩尔状态机和米利状态机的区别与实现。读者将学习如何定义状态、转移条件和输出逻辑，并将其转化为HDL代码。此外，还将涵盖移位寄存器、移位累加器、通用寄存器组等时序逻辑模块的设计。存储器接口设计：介绍各种类型的存储器，如SRAM、DRAM、ROM等，并讲解如何通过HDL接口控制这些存储器。我们将详细介绍存储器的读写时序、地址映射和数据传输机制，以及如何设计控制器来管理存储器的访问。处理器基础与接口：探讨简单RISC（精简指令集计算）或CISC（复杂指令集计算）处理器的基本结构，包括指令集架构（ISA）、流水线技术、寄存器堆、算术逻辑单元（ALU）以及控制单元。读者将学习如何设计简单的CPU核心，以及如何通过总线接口将其连接到其他外设。接口标准与通信协议：介绍一些常见的接口标准，如I2C、SPI、UART等，并讲解如何使用HDL实现这些接口的通信逻辑。这将帮助读者理解如何在FPGA或ASIC上实现与外部世界的通信。设计流程与工具链：详细介绍从概念设计到硬件实现的完整数字系统设计流程。包括使用EDA（电子设计自动化）工具进行逻辑综合、布局布线、时序分析和形式验证。我们将解释综合器如何将HDL代码转换为门级网表，以及布局布线器如何将网表映射到具体的硬件资源。高级设计技术（可选）：根据读者的背景，可以进一步探讨一些高级主题，如低功耗设计、异步逻辑设计、时钟域交叉（CDC）处理、并行处理技术、片上系统（SoC）架构概览等。本书特色：理论与实践并重：结合扎实的理论基础和丰富的工程实例，帮助读者理解数字系统设计的内在逻辑。循序渐进的教学方法：从最基础的概念入手，逐步引导读者掌握复杂的设计技术。丰富的代码示例：提供大量清晰、可运行的HDL代码示例，并附带仿真波形，便于读者学习和调试。贴近工程实际：关注业界常用的设计方法和工具，使读者具备解决实际工程问题的能力。清晰的图示：大量使用逻辑图、时序图和状态转移图等辅助理解，化抽象为具体。适用读者：本书适合电子工程、计算机科学、微电子学等相关专业的本科生、研究生，以及对数字系统设计、FPGA/ASIC开发感兴趣的工程师和技术人员。无论您是初学者还是希望深化理解的从业者，本书都将是您探索数字世界宝贵的参考。通过学习本书，您将能够独立完成从概念到可实现数字硬件的设计。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

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作为一名资深硬件架构师，我阅读过市面上关于数字设计和HDL实现的大量书籍，但《Structured Logic Design with VHDL》给我的感受是独一无二的——它在严谨性与实用性之间找到了一个近乎完美的平衡点。很多书籍要么过于偏重抽象的数学模型，让人感觉脱离实际硬件的约束；要么就是过度聚焦于特定工具链的语法细节，缺乏通用设计思想的指导。这本书则不然，它构建了一个坚实的理论框架，让你在面对前沿的FPGA或ASIC设计挑战时，能够迅速定位问题的核心所在。书中对模块化设计原则的阐述，尤其是在大型复杂系统分解方面的指导思想，是极具前瞻性的。我特别欣赏作者对于设计意图（Design Intent）和实现结果（Implementation Result）之间差异的探讨，这往往是导致设计后期出现意想不到Bug的关键所在。书中提供的那些结构化设计范例，即便是我在评估团队成员代码质量时，也会不自觉地引用其中的思想进行对照和指导。这绝非一本可以快速“扫完”的书，它更像是一个设计哲学导师，引导你建立起一种更加健壮、更具工程美感的数字系统设计素养。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个高压的项目紧要关头接触到这本书的，当时我们正面临一个必须在极短周期内完成一个创新型控制器的挑战。这本书的出现，无异于在风暴中找到了灯塔。它最打动我的地方，在于它对设计流程的系统性梳理，特别是关于自顶向下（Top-Down）设计方法的阐述，详尽且极具操作性。作者似乎预料到了设计过程中可能出现的各种“陷阱”，并提前在书中设置了相应的“安全网”。例如，书中关于时钟域交叉（CDC）处理的章节，其详细程度和提供的解决方案的稳健性，远超我之前阅读过的任何标准参考资料。它不是简单地罗列几种同步方法，而是深入分析了每种方法背后的异步逻辑特性和潜在的亚稳态风险。这种对细节的极致追求，使得我能够在压力之下，依然能保持设计的高质量和高可靠性。这本书的价值在于，它将一个复杂、多变的设计领域，系统地组织成了一套可遵循、可验证的设计范式，是我工具箱中不可或缺的宝典。

评分☆☆☆☆☆

老实说，市面上关于硬件描述语言的书籍汗牛充栋，但真正能教你如何“设计”而不是“编程”的凤毛麟角。这本书的精髓在于其对“结构化”的深度挖掘。它强调的不仅仅是VHDL的语法特性，而是如何运用这种语言的结构来表达最优化的硬件并行性与时序关系。我特别关注的是书中对抽象层次管理的讨论，这一点对于管理超大规模集成电路（VLSI）项目至关重要。作者非常细致地区分了行为级（Behavioral）、数据流级（Dataflow）和寄存器传输级（RTL）代码在设计意图表达上的差异，并指导读者如何在恰当的抽象层次上进行设计和验证，避免了过度优化或过度抽象带来的陷阱。这种层次分明的处理方式，使得我能够清晰地识别出我的设计在哪个层次上出现了瓶颈，并相应地调整描述策略。这本书的实践指导性非常强，它教会了我如何构建一个可复用、易于验证的逻辑模块，这对于提升团队的整体设计效率有着立竿见影的效果。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，我一开始对这类主题的书籍抱持着一丝怀疑的态度，总觉得这类技术性的内容难免枯燥乏味。然而，这本书的叙事方式彻底颠覆了我的认知。它读起来更像是一场精心编排的智力探险，而不是枯燥的课堂讲座。作者在介绍复杂逻辑单元时，常常会穿插一些历史性的背景知识或者设计权衡的现实考量，这使得原本冰冷的电路图和代码有了一种鲜活的生命力。举个例子，书中关于流水线设计（Pipelining）的章节，没有简单地给出公式和结构图，而是通过一个生动的、带有性能瓶颈的实际场景进行模拟，展示了引入流水线后性能提升的内在机制和引入延迟的代价，这种对比极大地加深了读者的理解。对于初学者而言，它降低了入门门槛，但对于有经验的开发者来说，它提供了重新审视和优化现有设计方法的契机。这本书的排版和图示质量也值得称赞，清晰的流程图和结构化示例代码，使得复杂的概念即便在第一次阅读时也能被清晰地捕捉到，极大地提升了阅读的流畅度。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我们这种还在为数字电路设计焦头烂额的工程师量身定做的，从一开始我就被它那种抽丝剥茧的讲解方式深深吸引了。它不仅仅是堆砌晦涩难懂的理论，而是真正让你理解背后的逻辑思维。我记得我之前在处理一个复杂的状态机同步问题时，总是陷在时序图里转不出来，感觉就像迷宫里找不到出口。这本书的章节结构安排得特别巧妙，每当你觉得快要被某个概念压垮的时候，作者总能用一个清晰的例子帮你理清思路。它没有那种教科书式的生硬，反而是带着一种“我懂你遇到的困难”的亲切感。特别是关于如何将高层次的系统需求有效地映射到底层的硬件描述语言结构上，这本书给出的方法论简直是金科玉律，让我少走了很多弯路。如果说市面上很多资料都是告诉你“怎么做”，这本书则是深入地剖析了“为什么这么做会更有效率和可维护性”。那种豁然开朗的感觉，只有亲身实践过才会明白它的价值。它不是一本让你快速入门的速成手册，而是一本值得你反复翻阅、每次都能带来新感悟的工具书。

评分☆☆☆☆☆