時代教育·國外高校優秀教材精選：數字設計基礎（雙語教學版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 威爾金森 著，江捷 注

圖書標籤:

• 數字設計
• 電路設計
• 邏輯設計
• 計算機組成原理
• 電子工程
• 雙語教學
• 國外教材
• 高等教育
• 教材
• 數字電路

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111228387

版次：1

商品編碼：10456992

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2008-01-01

用紙：膠版紙

頁數：312

正文語種：中文

內容簡介

《數字設計基礎（雙語教學版）》是專為我國高校雙語教學設計的一本教材，是在Barry Wilkinson所著的《數字設計基礎》一書的基礎上，結閤目前數字設計技術的發展和雙語教學的需要，增加瞭Steven Quigley提供的VHDL 硬件描述語言及其典型設計實例，補充瞭江捷對重點、難點內容的漢語注釋。
《數字設計基礎（雙語教學版）》共分12章，主要討論瞭邏輯代數基礎、邏輯門、組閤邏輯電路、觸發器與計數器、時序邏輯電路、可編程邏輯器件、邏輯電路測試、VHDL．硬件描述語言基礎和VHDL 程序設計等內容。《數字設計基礎（雙語教學版）》簡明扼要，示例豐富，各章後附有適量習題、推薦閱讀文獻和習題解答，配閤漢語注釋，易於閱讀。
《數字設計基礎（雙語教學版）》可作為高等學校電子信息類、電氣信息類各專業本科生“數字電子技術”雙語教學的教科書，也可作為相關專業“專業英語”教學的參考書。

目錄

序
前言
1 數字係統與信息錶示
目標與任務
1.1 數字係統領域
1.2 數字係統中數的錶示
1.3 二進製數的算術運算
1.4 字母數字混閤錶示
1.5 數字邏輯電路舉例
1.6 小結
1.7 習題
1.8 課外閱讀

2 邏輯門
目標與任務
2.1 邏輯信號
2.2 基本邏輯函數
2.3 布爾關係式
2.4 通用邏輯門
2.5 其他邏輯門
2.6 門電路設計
2.7 小結
2.8 習題
2.9 課外閱讀

3 組閤電路設計
目標與任務
3.1 組閤電路
3.2 布爾錶達式的實現
3.3 其他實現方法
3.4 邏輯電路的化簡
3.5 MSI組閤邏輯器件
3.6 小結
3.7 習題
3.8 課外閱讀

4 觸發器與計數器
目標與任務
4.1 時序電路
4.2 用邏輯門設計存儲電路
4.3 觸發器
4.4 寄存器
4.5 計數器
4.6 小結
4.7 習題
4.8 課外閱讀

5 時序電路設計
目標與任務
5.1 同步時序電路模型
5.2 同步時序電路的設計
5.3 小結
5.4 習題
5.5 課外閱讀

6 可編程邏輯器件設計
目標與任務
6.1 可編程邏輯器件（PLDs）
6.2 組閤電路PLDs
6.3 時序電路PLDs
6.4 PLD編程工具
6.5 用隻讀存儲器設計電路
6.6 小結
6.7 習題
6.8 課外閱讀

7 邏輯電路的測試
目標與任務
7.1 測試的必要性
7.2 故障與故障模型
7.3 組閤電路測試嚮量的生成
7.4 時序電路與復雜係統的測試
7.5 小結
7.6 習題
7.7 課外閱讀

8 硬件描述語言的設計動機
目標與任務
8.1 傳統設計方法的局限性
8.2 硬件描述語言
8.3 行為描述與結構描述
8.4 綜閤與仿真
8.5 小結
8.6 課外閱讀

9 VHDL簡介
目標與任務
9.1 VHDL的簡單實例
9.2 詞法單元
9.3 IEEE厙
9.4 VHDL的條件信號代入語句
9.5 矢量信號的處理
9.6 小結
9.7 習題
9.8 課外閱讀

10 VHDL的行為描述與結構描述
目標與任務
10.1 加法器實例
10.2 全加器的數據流描述
10.3 VHDL的結構描述
10.4 進程語句
10.5 VHDL的順序描述與並發描述
10.6 小結
10.7 習題
10.8 課外閱讀

11 VHDL的仿真
目標與任務
11.1 仿真
11.2 數據流描述的仿真
11.3 結構描述的仿真
11.4 未初始化的邏輯值
11.5 延遲模型
11.6 測試平颱法
11.7 小結
11.8 習題
11.9 課外閱讀

12 時序電路的VHDL描述
目標與任務
12.1 時鍾信號、觸發器和寄存器的描述方法
12.2 寄存器傳輸描述
12.3 時序邏輯設計
12.4 小結
12.5 習題
12.6 課外閱讀

前言/序言

《數字設計基礎：原理、方法與實踐》 引言 在當今信息爆炸、技術飛速發展的時代，數字設計已成為塑造我們生活、工作乃至思維方式的關鍵力量。從智能手機的界麵到復雜的工業控製係統，從虛擬現實的沉浸式體驗到人工智能的創新應用，數字設計的觸角無處不在。它不僅是技術實現的載體，更是創意錶達、用戶體驗提升和信息高效傳遞的基石。無論您是立誌於投身信息技術、人工智能、嵌入式係統、集成電路設計，還是希望在産品開發、用戶界麵設計、交互設計等領域有所建樹，掌握紮實的數字設計理論與實踐知識，都將為您打開通往無限可能的大門。 本書旨在為您構建一個全麵、深入且富有條理的數字設計知識體係。我們將從最基礎的概念齣發，逐步引導您理解數字邏輯的內在規律，掌握分析和設計復雜數字係統的基本方法，並最終能夠獨立解決實際的數字設計問題。本書的目標是培養您成為一名能夠理解、分析、設計和實現各類數字係統的工程師或研究人員，使其能夠應對未來技術挑戰，並在數字時代激流勇進。 本書內容概述 本書內容覆蓋瞭數字設計領域的核心概念、關鍵技術和主流方法，力求做到理論與實踐相結閤，為讀者提供一個紮實且實用的學習平颱。 第一部分：數字邏輯基礎 本部分是整個數字設計學習的起點，將帶您走進數字世界的宏觀圖景。 數字信號與模擬信號： 我們將首先區分模擬信號和數字信號的本質區彆，理解數字信號的離散性和二進製錶示的優勢。這將幫助您理解為何數字技術能夠實現如此強大的計算和信息處理能力。 數製與編碼： 學習二進製、八進製、十進製、十六進製之間的轉換，這是進行數字電路設計的基礎。還將介紹BCD碼、ASCII碼、浮點數錶示法等常用編碼方式，它們是數據在數字係統中錶示和傳輸的語言。 邏輯門與布爾代數： 這是數字設計的心髒。我們將詳細介紹基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的功能及其邏輯符號，並深入講解布爾代數的基本定理、公理和公式。通過布爾代數的化簡，您可以優化邏輯電路，降低成本和功耗，提高效率。 組閤邏輯電路： 掌握如何利用邏輯門和布爾代數設計實現特定功能的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器、多路選擇器、加法器、減法器等。我們將通過具體的實例，演示從功能需求到邏輯錶達式，再到電路圖的設計過程。 時序邏輯電路： 引入“時間”的概念，學習觸發器（SR, D, JK, T）的工作原理，它們是構成存儲單元和時序係統的基本單元。我們將深入分析鎖存器和觸發器的區彆與聯係，以及它們在構建更復雜電路中的作用。 狀態機設計： 學習如何利用觸發器和組閤邏輯設計有限狀態機（FSM），包括米利型（Mealy）和摩爾型（Moore）狀態機的區彆與設計方法。狀態機是控製復雜數字係統的核心，它們能夠根據輸入和當前狀態産生相應的輸齣和轉移到下一個狀態。 同步與異步時序邏輯： 理解時鍾信號在數字係統中的重要性，學習同步時序邏輯的設計原則，以避免亞穩態等問題。同時，也會探討異步時序邏輯的特點和應用場景。 第二部分：數字係統設計方法學 在本部分，我們將從宏觀角度審視數字係統的構建，學習係統化的設計方法。 硬件描述語言（HDL）： 介紹Verilog HDL或VHDL等主流硬件描述語言，學習其語法、數據類型、行為建模、結構建模和數據流建模等。HDL是現代數字集成電路設計不可或缺的工具，它允許設計師用文本描述硬件結構和行為，並能通過EDA工具進行仿真和綜閤。 邏輯綜閤： 學習如何使用邏輯綜閤工具將HDL代碼轉化為門級網錶。理解綜閤過程中的優化技術，如邏輯優化、寄存器復製、時鍾門控等，以生成滿足時序、麵積和功耗約束的最佳電路。 時序分析： 深入理解時序約束（setup time, hold time）的概念，學習如何進行靜態時序分析（STA）以確保數字係統在設計頻率下正確工作。掌握識彆和解決時序違例（timing violation）的方法。 設計驗證： 強調驗證在數字設計流程中的重要性。學習功能仿真、形式驗證、以及各種高級驗證技術，如驗證方法學（OVM/UVM）、測試平颱搭建等，以確保設計的正確性和可靠性。 可編程邏輯器件（PLD）： 介紹CPLD和FPGA等可編程邏輯器件的結構和工作原理。學習如何將設計好的數字電路映射到這些器件上，並進行下載和調試。 第三部分：常用數字係統模塊與應用 本部分將帶領讀者瞭解數字設計在實際應用中的具體體現，學習一些重要的數字係統模塊。 存儲器設計： 學習RAM（SRAM, DRAM）和ROM（PROM, EPROM, EEPROM）的基本原理和設計方法。理解不同類型存儲器的特點及其在係統中的應用。 計數器與寄存器： 深入學習各種類型的計數器（同步、異步、移位寄存器、環形計數器等）的設計和應用。它們在時序控製、分頻、數據存儲等方麵扮演著重要角色。 數據轉換器： 介紹模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的工作原理，瞭解其不同的轉換技術（逐次逼近、流水綫、Σ-Δ等）和性能指標。 總綫接口與通信協議： 學習各種常用的總綫接口（如I2C, SPI, UART）和通信協議，理解它們在不同設備之間進行數據交換的機製。 微處理器與嵌入式係統基礎： 介紹微處理器（CPU）的基本架構，學習如何設計簡單的CPU控製器，並瞭解嵌入式係統的組成和設計流程。 數字信號處理（DSP）入門： 簡要介紹數字信號處理的基本概念，如采樣、量化、濾波等，並展示數字設計在DSP領域的應用。 第四部分：高級主題與前沿展望 本部分將觸及一些更高級的數字設計概念，並展望未來的發展趨勢。 低功耗設計技術： 學習各種降低數字電路功耗的策略，如時鍾門控、功耗門控、動態電壓頻率調整（DVFS）等。 異步設計原理： 進一步探討異步設計方法，瞭解其在功耗、速度和可靠性方麵的優勢和挑戰。 片上係統（SoC）設計： 介紹SoC的概念、設計流程和關鍵技術，以及它在現代電子産品中的核心地位。 FPGA設計流程與實例： 結閤實際項目，演示使用FPGA實現復雜數字功能的完整流程，包括從需求分析到最終驗證的每一個環節。 數字設計與人工智能/機器學習： 探討數字設計在加速人工智能和機器學習算法方麵的重要性，例如定製化ASIC/FPGA的設計，以及相關算法在硬件上的實現。 未來趨勢： 展望數字設計領域的發展方嚮，如量子計算、新型半導體材料、以及更高級彆的抽象設計方法等。 學習方法與建議 為瞭最大化本書的學習效果，我們建議讀者采取以下學習策略： 1. 理論與實踐並重： 每學習一個概念，都嘗試通過仿真工具（如ModelSim, Vivado Simulator, Quartus Prime Simulator）進行驗證。動手實踐是理解抽象概念的最好方式。 2. 利用EDA工具： 熟悉並熟練使用至少一種主流的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime。這些工具是進行現代數字設計不可或缺的。 3. 項目驅動學習： 嘗試完成書中提供的示例項目，或自行設計一些小型數字係統。將所學知識應用於實際項目中，能夠極大地加深理解和提高解決問題的能力。 4. 閱讀相關文獻： 積極查閱相關的技術文檔、應用筆記、以及學術論文，瞭解最新的技術動態和設計方法。 5. 參與社區討論： 加入相關的在綫技術社區或論壇，與其他學習者和工程師交流經驗，解決疑難問題。 6. 持續復習與總結： 定期迴顧所學內容，形成自己的知識體係和學習筆記，鞏固記憶，融會貫通。 結語 數字設計是一門充滿挑戰與樂趣的學科。它連接著理論的嚴謹與創意的無限，是構建未來數字世界的基石。本書希望能成為您在這條學習道路上的得力助手，為您提供清晰的指引和堅實的基礎。通過係統地學習本書的內容，並輔以大量的實踐，您將能夠掌握數字設計的核心技能，為您的學術研究或職業生涯打下堅實的基礎，最終成為一名優秀的數字係統設計師，為科技進步貢獻您的力量。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有著多年硬件開發經驗的工程師，我一直在尋找一本能夠幫助我梳理和鞏固數字設計基礎知識的參考書。當我看到這本《數字設計基礎》時，便毫不猶豫地入手瞭。這本書的優點在於其係統性和前沿性。作者不僅涵蓋瞭數字設計的經典內容，例如邏輯代數、組閤邏輯、時序邏輯等，還對一些現代數字設計技術，如FPGA設計流程和Verilog HDL語言等，給予瞭比較詳細的介紹。雙語版的優勢在於，能夠讓我更精準地掌握英文原版教材中的專業術語和錶達方式，這對於閱讀最新的技術文檔和論文非常有幫助。我尤其欣賞書中關於時序邏輯設計的講解，作者詳細分析瞭時鍾信號、建立時間和保持時間等關鍵概念，並提供瞭很多實用的設計技巧，這對於避免數字電路中的時序問題至關重要。此外，書中包含的豐富的設計實例和應用案例，也讓我對理論知識有瞭更直觀的認識，並且能夠從中獲得一些實際的設計啓發。總而言之，這是一本非常優秀的參考書，無論是對於學生還是有經驗的工程師，都具有很高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

在我的大學生涯中，數字設計課程一直是我學習的重點和難點。一本好的教材是通往成功的關鍵。這本《數字設計基礎》絕對是我讀過的最令人印象深刻的數字設計教材之一。它的優點在於內容的權威性和前沿性。書中對數字設計的原理和方法論進行瞭全麵而深入的闡述，從最基礎的邏輯門電路到復雜的微處理器架構，都有詳盡的介紹。雙語版的優勢在於，它極大地便利瞭我們這些需要與國際前沿技術接軌的學生，能夠讓我們在理解中文釋義的同時，也準確掌握英文的專業術語，這對於我們閱讀英文文獻、參與國際交流至關重要。我尤其喜歡書中關於存儲器原理和數據通路設計的章節，作者用非常清晰的邏輯和豐富的圖例，將這些復雜的概念解釋得淋灕盡緻，讓我能夠深入理解計算機的底層運作機製。而且，書中還包含瞭大量的習題和設計項目，這為我們鞏固知識、提升實踐能力提供瞭絕佳的機會。這本書不僅是一本教材，更是一位優秀的老師，它為我提供瞭堅實的理論基礎和實踐指導，為我未來的學習和職業發展奠定瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的電子工程專業的本科生，在學習數字電路和微機原理的課程中，常常會遇到一些晦澀難懂的概念。在一次偶然的機會中，我接觸到瞭這本《數字設計基礎》，並立刻被它深入淺齣的講解方式所吸引。這本書的編排邏輯非常嚴謹，首先從二進製數及其運算開始，逐步引入邏輯門、布爾代數等核心概念，然後深入探討瞭組閤邏輯和時序邏輯電路的設計與分析。我特彆喜歡書中關於卡諾圖化簡和狀態機的講解，作者用瞭很多非常形象的比喻和實際的例子，讓這些復雜的概念變得易於理解。而且，雙語版本的優勢在我進行英文資料查閱時顯露無疑，它幫助我快速定位和理解瞭許多專業術語的準確含義，極大地提高瞭我的學習效率。書中還包含瞭一些典型的數字係統設計實例，例如計數器、移位寄存器等，這些實例不僅加深瞭我對理論知識的理解，也讓我初步體驗到瞭數字係統設計的樂趣。這本書的深度和廣度都非常適閤我們專業的學生，能夠幫助我們紮實掌握數字設計領域的核心知識。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛入門數字設計領域的學生，我一直在尋找一本能夠清晰、係統地介紹數字設計基本原理的書籍，並且最好能兼顧中英文對照，以便我能更深入地理解一些專業術語的細微差彆。當我翻開這本《數字設計基礎》時，首先被其精良的裝幀和清晰的排版所吸引。書中的概念講解循序漸進，從最基礎的邏輯門到更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路，都給予瞭詳盡的闡述。特彆讓我印象深刻的是，作者並沒有僅僅停留在理論的層麵，而是巧妙地將現實世界中的應用場景融入其中，例如在講解觸發器時，就生動地比喻瞭存儲單元的功能，這極大地幫助我理解瞭抽象的概念。雙語對照的設計更是錦上添花，讓我能夠輕鬆地將英文術語與中文釋義聯係起來，在閱讀英文文獻時也能更加自信。書中大量的圖示和實例，也讓整個學習過程變得生動有趣，不再是枯燥的文字堆砌。總的來說，這本書為我構建瞭一個堅實的數字設計知識框架，為我後續的學習打下瞭堅實的基礎，我非常推薦給所有對數字設計感興趣的初學者。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對計算機科學和硬件交叉領域充滿好奇的自學者。在探索數字邏輯的世界時，我曾嘗試過許多資料，但總覺得缺乏係統性和深度。直到我遇見瞭這本《數字設計基礎》，纔真正感受到瞭“茅塞頓開”的驚喜。這本書的敘述方式非常清晰，它從最基本的邏輯門電路開始，一步步引導讀者深入理解布爾代數、組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計原理。我特彆贊賞書中對各種邏輯電路的分析方法，例如真值錶、邏輯圖和波形圖的運用，它們能夠非常直觀地展現電路的工作過程。雙語對照的版式設計，讓我能夠輕鬆地在中文和英文之間切換，這對於理解那些難以直接翻譯的專業術語尤為重要，也讓我有機會接觸到更原汁原味的英文技術錶達。書中穿插的各種示例，例如譯碼器、編碼器、寄存器和計數器等，都非常貼閤實際應用，讓我能夠看到理論是如何轉化為實際功能的。這本書為我打下瞭堅實的數字設計基礎，讓我對未來的學習充滿瞭信心，我強烈推薦給所有希望深入瞭解數字世界運作方式的愛好者。