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第一部分 引言 2

第1章 数字信息简述 2

1.1数字信号 2

1.2数字信号噪声容限 3

1.3数字信号表示复杂数据 6

1.4数字逻辑函数 8

1.5数字电路与系统的硬件描述语言（VHDL） 10

1.6系统中的数字逻辑 11

总结 12

文献解读 13

练习 13

第2章 数字系统设计实践 15

2.1设计过程 15

2.2数字系统由芯片和电路板组成 19

2.3计算机辅助设计工具 22

2.4摩尔定律和数字系统发展 23

总结 24

文献解读 25

练习 25

第二部分 组合逻辑 28

第3章 布尔代数 28

3.1原理 28

3.2内容 29

3.3对偶函数 30

3.4标准型 31

3.5从方程式到逻辑门 31

3.6硬件描述语言中的布尔表达式 33

总结 36

文献解读 36

练习 36

第4章 CMOS逻辑电路 38

4.1开关逻辑 38

4.2 MOS晶体管的开关模型 41

4.3 CMOS门电路 46

总结 53

文献解读 53

练习 53

第5章 CMOS电路的延时和功耗 56

5.1 CMOS静态延时 56

5.2大负载下的驱动扇出 58

5.3逻辑努力的扇入 59

5.4延时计算 61

5.5延时优化 63

5.6导线延时 65

5.7 CMOS电路的功耗 68

总结 69

文献解读 70

练习 70

第6章 组合逻辑电路 73

6.1组合逻辑 73

6.2闭包 74

6.3真值表、最小项、“与”门标准形式 74

6.4“与”电路的蕴含项 76

6.5卡诺图 78

6.6封装函数 80

6.7从封装转变为门 81

6.8不完全的指标函数 81

6.9实现和之积 82

6.10冒险 84

总结 86

文献解读 86

练习 86

第7章 组合逻辑电路的VHDL描述 89

7.1基本数字电路的VHDL描述 89

7.2素数电路的测试文件 100

7.3七段译码器 104

总结 108

文献解读 109

练习 109

第8章 组合逻辑电路基本单元 111

8.1多位标记 111

8.2译码器 111

8.3多路复用器 115

8.4编码器 121

8.5仲裁器和优先编码器 125

8.6比较器 129

8.7移位器 132

8.8 ROM 133

8.9读/写存储器 137

8.10可编程逻辑阵列 139

8.11数据表 140

8.12知识产权模块 141

总结 142

文献解读 142

练习 143

第9章 组合逻辑电路设计实例 144

9.1倍三电路 144

9.2明天电路 147

9.3优先级仲裁器 149

9.4井字游戏电路 151

总结 158

练习 159

第三部分 算术运算电路 162

第10章 算术运算电路 162

10.1二进制数 162

10.2二进制加法 164

10.3负数和减法 168

10.4乘法器 174

10.5除法 176

总结 179

练习 180

第11章 定点数和浮点数 184

11.1误差的表示：准度、精度和分辨率 184

11.2定点数 185

11.3浮点数 189

总结 194

文献解读 195

练习 195

第12章 快速运算电路 197

12.1超前进位 197

12.2 Booth重编码 202

12.3华莱士树 205

12.4综合注意事项 209

总结 210

文献解读 210

练习 210

第13章 算术运算电路设计实例 212

13.1复数乘法器 212

13.2定点格式和浮点格式之间的转换 214

13.3 FIR滤波器 218

总结 220

文献解读 220

练习 220

第四部分 同步时序逻辑 224

第14章 时序逻辑 224

14.1时序电路 224

14.2同步时序电路 226

14.3交通灯控制器 228

14.4状态分配 230

14.5有限状态机的实现 231

14.6有限状态机的VHDL实现 233

总结 239

文献解读 240

练习 240

第15章 时序约束 242

15.1传播延时和污染延时 242

15.2触发器 244

15.3建立时间和保持时间约束 244

15.4时钟偏移的影响 247

15.5时序示例 248

15.6时序和逻辑综合 249

总结 250

文献解读 251

练习 251

第16章 数据通路的时序逻辑 254

16.1计数器 254

16.2移位寄存器 261

16.3控制和数据划分 265

总结 279

练习 279

第17章 分解有限状态机 281

17.1闪光器设计 281

17.2交通信号灯控制器 289

总结 296

练习 296

第18章 微代码 299

18.1简单的微代码状态机 299

18.2指令序列 302

18.3多路分支 306

18.4多种指令类型 308

18.5微代码子程序 311

18.6简单的计算器 313

总结 319

文献解读 320

练习 320

第19章 时序示例 322

19.1 3分频计数器 322

19.2 SOS检测器 324

19.3井字棋游戏 327

19.4赫夫曼编码器/解码器 329

总结 335

文献解读 335

练习 335

第五部分 实践设计 338

第20章 验证和测试 338

20.1设计验证 338

20.2测试 340

总结 344

文献解读 344

练习 345

第六部分 系统级设计 348

第21章 系统级设计 348

21.1系统设计过程 348

21.2设计规范 348

21.3划分 352

总结 354

文献解读 355

练习 355

第22章 接口和系统级时序 356

22.1接口时序 356

22.2接口划分和选择 358

22.3串行和打包接口 359

22.4同步时序 360

22.5时序表 361

22.6接口和时序示例 363

总结 366

练习 367

第23章 流水线 369

23.1普通流水线 369

23.2流水线示例 371

23.3逐位进位加法器流水线结构设计示例 373

23.4流水线停滞 376

23.5双重缓冲 378

23.6负载平衡 380

23.7可变负载 381

23.8资源共享 385

总结 386

文献解读 386

练习 386

第24章 互连 388

24.1抽象互连 388

24.2总线 388

24.3交叉开关 390

24.4互连网络 392

总结 394

文献解读 395

练习 395

第25章 存储系统 396

25.1存储基元 396

25.2位片和堆存储器 399

25.3交叉存储器 400

25.4高速缓存 403

总结 406

文献解读 406

练习 406

第七部分 异步逻辑 410

第26章 异步时序电路 410

26.1流表分析 410

26.2流表综合：触发电路 412

26.3竞争和状态赋值 415

总结 418

文献解读 419

练习 419

第27章 触发器 421

27.1锁存器内部结构 421

27.2触发器的内部结构 423

27.3 CMOS锁存器和触发器 425

27.4锁存器的流表 426

27.5 D触发器的流表综合 427

总结 429

文献解读 429

练习 429

第28章 亚稳态和同步故障 431

28.1同步故障 431

28.2亚稳态 432

28.3进入并且留在非法状态的可能性 434

28.4亚稳态的验证 435

总结 438

文献解读 438

练习 438

第29章 同步器的设计 440

29.1同步器的用途 440

29.2强力同步器 441

29.3多比特信号问题 442

29.4 FIFO同步器 443

总结 450

文献解读 450

练习 450

附录 VHDL编码风格和语法指南 454

附录A VHDL编码风格 454

附录B VHDL语法指南 462

参考文献 483