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第0章 绪论1

0.1数字信号与数字电路1

0.1.1数字信号的特点1

0.1.2数字信号的优点2

0.2数字系统的实现方法3

0.2.1全硬件实现3

0.2.2程序＋存储器的实现方法4

0.3计算机的基本结构与运行方式6

0.3.1计算机的基本结构6

0.3.2计算机的运行方式7

0.4数字系统设计实例8

0.5本书的主要内容与学习方法9

总结9

习题10

第1章 数字系统中的数制和码制11

1.1数字系统中的数制11

1.1.1十进制11

1.1.2R进制11

1.1.3二进制12

1.1.4二进制的优点12

1.1.5数制间的转换14

1.1.6八进制与十六进制15

1.2数字系统中数的表示方法与格式17

1.2.1码的概念（二进制码与循环码）17

1.2.2实数在数字系统中的表示方法18

1.2.3定点数与浮点数21

1.2.4十进制数的表示方法23

1.3非数值数据在数字系统中的表示方法24

总结26

习题26

第2章 逻辑函数与门网络30

2.1逻辑代数的基本知识30

2.1.1逻辑代数的基本运算30

2.1.2逻辑代数的基本定律34

2.1.3逻辑代数的基本规则35

2.1.4逻辑代数的常用公式36

2.1.5逻辑运算的完备集37

2.2逻辑函数及其描述方法37

2.2.1逻辑表达式37

2.2.2逻辑图38

2.2.3真值表38

2.2.4卡诺图39

2.2.5标准表达式39

2.2.6最大项和标准或-与表达式41

2.2.7非完全定义逻辑函数的描述42

2.3门电路的基本知识44

2.3.1正逻辑与负逻辑44

2.3.2非门的电路模型44

2.3.3其他门电路45

2.3.4门电路的主要技术要求46

2.3.5互补输出结构与开路门、三态门51

2.3.6数字信号的传送与传输门（TG）54

2.3.7集成门电路的外部封装55

2.4逻辑函数的简化55

2.4.1逻辑简化的意义与标准55

2.4.2公式法简化56

2.4.3卡诺图法简化57

2.4.4计算机辅助逻辑简化59

2.5组合逻辑电路60

2.5.1组合逻辑电路的定义与特点60

2.5.2组合逻辑电路的分析61

2.5.3用混合逻辑电路图的方法描述组合逻辑电路65

2.5.4组合逻辑电路的语言描述67

2.5.5几种常用的组合逻辑模块69

2.6组合逻辑电路的设计82

2.6.1根据真值表设计82

2.6.2使用模块根据算法设计89

2.6.3用存储器与可编程逻辑器件实现组合逻辑电路92

2.7电子设计自动化与逻辑模拟93

2.7.1电子设计自动化（EDA）概述93

2.7.2逻辑模拟94

2.8组合逻辑电路的竞争与险象99

2.8.1产生险象的原因99

2.8.2消除险象的方法102

2.9组合逻辑电路设计实例102

总结104

习题106

第3章 时序逻辑电路117

3.1触发器的原理与应用117

3.1.1基本SR触发器117

3.1.2锁存器121

3.1.3触发器的无竞态触发方式122

3.1.4带直接清除端的触发器126

3.1.5触发器的应用127

3.2时序逻辑电路的基本结构与描述方法129

3.2.1时序逻辑电路的基本结构与行为特征129

3.2.2时序逻辑电路的描述方法129

3.3时序逻辑电路的分析方法136

3.3.1传统的时序逻辑电路分析方法136

3.3.2以集成计数器为核心的时序逻辑电路的分析方法139

3.3.3以集成移位寄存器为核心的时序逻辑电路的分析方法145

3.3.4以集成寄存器（锁存器）为核心的时序逻辑电路分析149

3.3.5异步时序逻辑电路的分析152

3.3.6时序逻辑电路的延时分析155

3.4时序逻辑电路的设计方法156

3.4.1传统的时序逻辑电路设计方法156

3.4.2采用MSI时序逻辑功能模块设计165

3.4.3时序逻辑电路的其他设计方法170

3.5时序逻辑电路设计实例174

总结179

习题180

第4章 可编程逻辑器件190

4.1专用集成电路190

4.1.1掩模设计190

4.1.2编程设计191

4.2可编程逻辑器件的电路结构194

4.2.1简单可编程逻辑器件（SPLD）194

4.2.2复杂可编程逻辑器件（CPLD）200

4.2.3现场可编程门阵列（FPGA）204

4.2.4CPLD与FPGA的性能比较206

4.3可编程逻辑器件的使用209

4.3.1PLD的设计流程209

4.3.2开发软件使用方法211

4.4VHDL语言213

4.4.1概述213

4.4.2程序包214

4.4.3实体214

4.4.4结构体215

4.5可编程片上系统（SoPC）221

4.6PLD设计举例221

总结225

习题226

第5章 算术逻辑运算电路228

5.1基本算术运算电路228

5.1.1加法器228

5.1.2数值比较器232

5.1.3移位运算233

5.2复杂运算电路的设计234

5.2.1用基本运算电路配合控制程序的实现方法234

5.2.2乘法电路237

5.2.3除法电路245

5.3BCD码算法250

5.3.1 1位BCD码运算250

5.3.2多位BCD码加法电路251

5.3.3BCD码乘法253

5.4逻辑运算和中规模集成ALU253

5.5运算电路设计实例255

总结257

习题258

第6章 存储器261

6.1半导体存储器261

6.1.1存储器的基本结构261

6.1.2线性译码方式262

6.1.3双向译码方式263

6.1.4存储器容量的扩展266

6.1.5静态RAM的读/写过程267

6.1.6动态RAM的概念269

6.2只读存储器271

6.2.1固定ROM272

6.2.2可编程ROM272

6.2.3用ROM实现时序逻辑电路273

6.3其他存储器277

6.3.1磁表面存储器277

6.3.2光学存储器281

6.4计算机中的存储器体系与管理283

6.4.1存储器的层次化体系283

6.4.2超高速缓存与主存之间的数据交换284

6.5存储器设计实例285

总结287

习题287

第7章 终端、总线和接口293

7.1外部信息与二进制代码之间的转换294

7.1.1部分输入设备的转换原理与相关接口294

7.1.2部分输出设备的转换原理299

7.2数模与模数转换304

7.2.1传感器与信号调理电路304

7.2.2数模转换的基本原理305

7.2.3常用的D/A转换方案305

7.2.4D/A转换的主要技术指标310

7.2.5A/D转换的基本原理312

7.2.6几种常见的A/D转换方案316

7.3系统总线324

7.3.1总线的标准324

7.3.2设备与总线的连接324

7.3.3计算机总线的分类与标准326

7.4接口电路327

7.4.1计算机与终端的信息交换方式327

7.4.2数模和模数转换常用集成芯片及其与数字系统之间的接口331

7.5数字数据的远地传送335

7.5.1数据串行传送方式335

7.5.2校验码及校验电路336

7.5.3串并转换与并串转换电路337

7.6接口电路设计实例338

总结340

习题341

第8章 数字系统与控制器设计348

8.1数字系统的设计过程348

8.1.1系统调研，确定初步方案349

8.1.2逻辑划分，确定详细方案350

8.1.3选择器件，确定具体电路352

8.2全硬件数字系统控制器设计358

8.2.1硬件控制器设计358

8.2.2微程序控制器362

8.3数字系统的软件实现方法364

8.3.1模型计算机的指令系统364

8.3.2模型计算机CPU的组成（硬件结构）368

8.4模型计算机的控制器设计370

8.4.1指令的执行过程分析370

8.4.2组合电路控制器设计373

8.4.3模型计算机微程序控制器377

8.5数字系统与控制器设计实例383

总结388

习题389

第9章 数字集成逻辑电路及其应用392

9.1晶体管开关电路392

9.1.1MOS晶体管的开关特性392

9.1.2单沟道模拟开关电路393

9.1.3CMOS双向模拟开关单元394

9.1.4CMOS多路模拟开关（AMUX）395

9.1.5双极型模拟开关397

9.1.6二极管开关400

9.2门电路402

9.2.1门电路的基本结构402

9.2.2门电路的传输特性与技术指标402

9.2.3几种常用的门电路工艺与结构403

9.2.4动态门的概念419

9.3高速MOS门电路420

9.3.1SCFL电路的基本结构420

9.3.2SCFL数字单元电路422

9.3.3其他SCFL电路425

9.4开关信号的产生427

9.4.1张弛振荡原理427

9.4.2双稳态触发器431

9.4.3单稳态触发器434

9.4.4自激多谐振荡器439

9.4.5 555定时器441

9.4.6负阻器件及其应用445

9.5集成电路应用设计实例446

总结447

习题448

附录一 国家标准GB4728.12—85《电气图用图形符号 二进制逻辑单元》简介460

附录二 VHDL简明教程466

附录三 英汉名词术语对照509

参考文献514