数字逻辑

第1章 基础概念 1

1.1 概述 1

1.2 基础知识 2

1.2.1 脉冲信号 2

1.2.2 半导体的导电特性 4

1.2.3 二极管开关特性 8

1.2.4 三极管开关特性 10

1.2.5 三极管3种连接方法 13

1.3 逻辑门电路 14

1.3.1 DTL门电路 15

1.3.2 TTL门电路 16

1.3.3 CML门电路 18

1.4 逻辑代数与基本逻辑运算 20

1.4.1 析取联结词与正“或”门电路 20

1.4.2 合取联结词与正“与”门电路 21

1.4.3 否定联结词与“非”门电路 22

1.4.4 复合逻辑门电路 22

1.4.5 双条件联结词与“同或”电路 24

1.4.6 不可兼或联结词与“异或”电路 24

1.5 触发器基本概念与分类 25

1.5.1 触发器与时钟 27

1.5.2 基本RS触发器 27

1.5.3 可控RS触发器 29

1.5.4 主从式JK触发器 31

1.5.5 D型触发器 34

1.5.6 T型触发器 37

习题 38

第2章 数字编码与逻辑代数 39

2.1 数字系统中的编码表示 39

2.1.1 原码、补码、反码 41

2.1.2 原码、反码、补码的运算举例 47

2.1.3 基于计算性质的几种常用二-十进制编码 48

2.1.4 基于传输性质的几种可靠性编码 51

2.2 逻辑代数基础与逻辑函数化简 57

2.2.1 逻辑代数的基本定理和规则 57

2.2.2 逻辑函数及逻辑函数的表示方式 59

2.2.3 逻辑函数的标准形式 62

2.2.4 利用基本定理简化逻辑函数 66

2.2.5 利用卡诺图简化逻辑函数 68

习题 74

第3章 数字系统基本概念 76

3.1 数字系统模型概述 76

3.1.1 组合逻辑模型 77

3.1.2 时序逻辑模型 77

3.2 组合逻辑模型结构的数字系统分析与设计 81

3.2.1 组合逻辑功能部件分析 81

3.2.2 组合逻辑功能部件设计 85

3.3 时序逻辑模型下的数字系统分析与设计 92

3.3.1 同步与异步 93

3.3.2 同步数字系统功能部件分析 94

3.3.3 同步数字系统功能部件设计 99

3.3.4 异步数字系统分析与设计 114

3.4 基于中规模集成电路（MSI）的数字系统设计 126

3.4.1 中规模集成电路设计方法 126

3.4.2 中规模集成电路设计举例 127

习题 138

第4章 可编程逻辑器件 142

4.1 可编程逻辑器件（PLD）演变 142

4.1.1 可编程逻辑器件（PLD） 144

4.1.2 可编程只读存储器（PROM） 146

4.1.3 现场可编程逻辑阵列（FPLA） 148

4.1.4 可编程阵列逻辑（PAL） 149

4.1.5 通用阵列逻辑（GAL） 152

4.2 可编程器件设计 160

4.2.1 可编程器件开发工具演变 160

4.2.2 可编程器件设计过程与举例 160

4.3 两种常用的HDPLD可编程逻辑器件 164

4.3.1 按集成度分类的可编程逻辑器件 164

4.3.2 CPLD可编程器件 165

4.3.3 FPGA可编程器件 169

习题 173

第5章 VHDL基础 175

5.1 VHDL简介 175

5.2 VHDL程序结构 176

5.2.1 实体 176

5.2.2 结构体 180

5.2.3 程序包 183

5.2.4 库 184

5.2.5 配置 186

5.2.6 VHDL子程序 187

5.3 VHDL中结构体的描述方式 190

5.3.1 结构体的行为描述方式 190

5.3.2 结构体的数据流描述方式 192

5.3.3 结构体的结构描述方式 192

5.4 VHDL要素 195

5.4.1 VHDL文字规则 195

5.4.2 VHDL中的数据对象 196

5.4.3 VHDL中的数据类型 197

5.4.4 VHDL的运算操作符 201

5.4.5 VHDL的预定义属性 203

5.5 VHDL的顺序描述语句 205

5.5.1 wait等待语句 205

5.5.2 赋值语句 206

5.5.3 转向控制语句 207

5.5.4 空语句 212

5.6 VHDL的并行描述语句 212

5.6.1 并行信号赋值语句 212

5.6.2 块语句 217

5.6.3 进程语句 217

5.6.4 生成语句 219

5.6.5 元件例化语句 221

5.6.6 时间延迟语句 222

习题 223

第6章 数字系统功能模块设计 255

6.1 数字系统功能模块 225

6.1.1 功能模块概念 225

6.1.2 功能模块外特性及设计过程 226

6.2 基于组合逻辑模型下的VHDL设计 226

6.2.1 基本逻辑门电路设计 226

6.2.2 比较器设计 229

6.2.3 代码转换器设计 231

6.2.4 多路选择器与多路分配器设计 232

6.2.5 运算类功能部件设计 233

6.2.6 译码器设计 237

6.2.7 总线隔离器设计 238

6.3 基于时序逻辑模型下的VHDL设计 240

6.3.1 寄存器设计 240

6.3.2 计数器设计 242

6.3.3 并/串转换器设计 245

6.3.4 串/并转换器设计 246

6.3.5 七段数字显示器（LED）原理分析与设计 247

6.4 复杂数字系统设计举例 250

6.4.1 高速传输通道设计 250

6.4.2 多处理机共享数据保护锁设计 257

习题 265

第7章 系统集成 266

7.1 系统集成基础知识 266

7.1.1 系统集成概念 266

7.1.2 系统层次结构模式 268

7.1.3 系统集成步骤 269

7.2 系统集成规范 271

7.2.1 基于总线方式的互连结构 271

7.2.2 路由协议 276

7.2.3 系统安全规范与防御 281

7.2.4 时间同步 283

7.3 数字系统的非功能设计 286

7.3.1 数字系统中信号传输竞争与险象 286

7.3.2 故障注入 288

7.3.3 数字系统测试 290

7.3.4 低能耗系统与多时钟技术 292

习题 295

《数字逻辑》从理论基础和实践出发，对数字系统的基础结构和现代设计方法与设计手段进行了深入浅出的论述，并选取作者在实际工程应用中的一些相关实例，来举例解释数字系统的设计方案。通过对基于VLSI和ULSI芯片的设计方法的介绍，阐述了现代基于芯片设计的数字系统设计的新思维和新方法，《数字逻辑》所提供的设计方法也可用作为理解复杂数字系统的设计基础。
全书共分7章，基本内容包括基础概念的建立；传统设计方法到现代设计方法的过渡，同时也是新技术、新方法的基础；简单介绍EDA技术概念；VHDL语言及数字系统功能模块设计；复杂数字系统设计应考虑的问题。由于复杂数字系统设计内容所描述的设计示例，渗入了实际工程中众多非功能设计需求，建议这部分内容在教学中可作为选学，由任课教师根据教学大纲来考虑本部分内容的教学。
《数字逻辑》可作为计算机及相关专业的教材，也可供相关科技人员的自学参考。