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第一章 数制与编码1

1.1 进位计数制1

1.1.1 十进制数的表示1

1.1.2 二进制数的表示2

1.1.3 其他进制数的表示4

1.2 数制转换5

1.2.1 二进制数与十进制数的转换5

1.2.2 二进制数与八进制数、十六进制数的转换8

1.3 带符号数的代码表示9

1.3.1 真值与机器数9

1.3.2 原码9

1.3.3 反码10

1.3.5 机器数的加、减运算11

1.3.4 补码11

1.3.6 十进制数的补数14

1.4 码制和字符的代码表示16

1.4.1 码制16

1.4.2 可靠性编码18

1.4.3 字符代码19

习题一21

第二章 逻辑代数与逻辑函数22

2.1 逻辑代数中的三种基本运算22

2.1.1 “与”逻辑运算及描述23

2.1.2 “或”逻辑运算及描述23

2.1.3 “非”逻辑运算及描述24

2.1.4 其他复合逻辑运算及描述24

2.1.5 逻辑函数26

2.2.1 逻辑代数的基本公式27

2.2 逻辑代数的基本公式、定理及重要规则27

2.2.2 逻辑代数的基本定理28

2.2.3 逻辑代数的重要规则29

2.3 逻辑函数表达式的形式与转换方法30

2.3.1 逻辑函数的表示方法30

2.3.2 逻辑函数表达式的基本形式31

2.3.3 逻辑函数的两种标准形式32

2.4 逻辑函数的代数化简法35

2.4.1 逻辑函数的最简形式35

2.4.2 常用的代数化简方法36

2.5 逻辑函数的卡诺图化简法38

2.5.1 逻辑函数的卡诺图表示法38

2.5.2 用卡诺图化简逻辑函数40

2.6.1 约束项、任意项和逻辑函数式中的无关项42

2.6 具有无关项的逻辑函数及其化简42

2.6.2 无关项在化简逻辑函数中的应用43

习题二45

第三章 集成逻辑部件48

3.1 TTL与非门电路48

3.1.1 电路结构48

3.1.2 功能分析49

3.1.3 特性及主要参数51

3.2 其他类型的TTL与非门电路54

3.2.1 集电极开路门——OC门54

3.2.2 三态门55

3.3 MOS集成逻辑门电路58

3.3.1 NMOS反相器及逻辑门58

3.3.2 CMOS反相器及逻辑门62

习题三66

4.1.1 用“与非”门实现逻辑函数67

4.1 逻辑函数的实现67

第四章 组合逻辑电路67

4.1.2 用“或非”门实现逻辑函数69

4.1.3 用“与或非”门实现逻辑函数70

4.1.4 用“异或”门实现逻辑函数70

4.2 组合逻辑电路的分析71

4.3 组合逻辑电路的设计73

4.3.1 组合逻辑电路设计工作的过程73

4.3.2 单输出组合逻辑电路的设计74

4.3.3 多输出组合逻辑电路的设计76

4.4 组合逻辑电路的竞争与冒险81

4.4.1 竞争与冒险的产生82

4.4.2 判别冒险83

4.4.3 消除冒险84

习题四85

第五章 中大规模集成组合逻辑构件88

5.1 编码器88

5.1.1 普通编码器的工作原理及应用88

5.1.2 优先编码89

5.2 译码器92

5.2.1 译码器的概念92

5.2.2 变量译码器93

5.2.3 显示译码器96

5.3 数据选择器100

5.3.1 74LS153的逻辑电路、符号及功能100

5.3.2 数据选择器的应用101

5.4 数值比较器103

5.4.1 两个一位数值比较器的工作原理103

5.4.2 多位数值比较器103

5.5 检错编码及码组校验——奇偶检验器106

习题五109

第六章 集成触发器111

6.1 触发器的特点及分类111

6.1.1 触发器的基本特点111

6.1.2 触发器的分类111

6.1.3 时钟触发器的分类111

6.2 基本RS触发器112

6.2.1 电路结构与工作原理112

6.2.2 工作特性114

6.3 时钟RS触发器的结构、功能及其描述方法114

6.3.1 时钟RS触发器电路结构与工作特性114

6.3.2 时钟RS触发器的功能及其描述方法117

6.4.1 电路结构与工作原理119

6.4.2 逻辑功能及其描述方法119

6.4 时钟D触发器的结构、功能及其描述方法119

6.5 时钟JK触发器的结构、功能及其描述方法121

6.5.1 电路结构与工作原理121

6.5.2 逻辑功能及其描述方法121

6.6 时钟T触发器的结构、功能及其描述方法123

6.7 各种触发器的比较124

6.7.1 各类触发器的逻辑符号比较124

6.7.2 各种功能触发器描述表达式的比较125

6.7.3 触发器的触发方式与结构分类总表125

习题六126

第七章 同步时序逻辑电路129

7.1 同步时序逻辑电路的模型与描述方法129

7.1.1 同步时序逻辑电路的结构模型129

7.1.2 同步时序逻辑电路的描述方法130

7.2.1 时序逻辑电路的分析步骤133

7.2.2 同步时序电路分析举例133

7.2 同步时序逻辑电路的分析方法133

7.3 同步时序逻辑电路的设计方法136

7.3.1 设计同步时序电路的一般步骤136

7.3.2 建立原始状态转换图和状态转换表137

7.3.3 原始状态化简140

7.3.4 状态编码147

7.4 同步时序逻辑电路设计举例150

习题七155

第八章 异步时序逻辑电路159

8.1 脉冲异步时序逻辑电路的分析与设计方法159

8.1.1 脉冲异步时序逻辑电路的分析159

8.1.2 脉冲异步时序逻辑电路的设计161

8.2＊ 电平异步时序逻辑电路的分析与设计方法164

8.2.1 电平异步时序逻辑电路分析的方法165

8.2.2 电平异步时序逻辑电路的设计方法166

8.3＊ 电平异步时序逻辑电路的竞争分析171

习题八173

第九章 中规模集成时序逻辑设计176

9.1 计数器176

9.1.1 计数器的分类176

9.1.2 集成计数器176

9.1.3 任意进制计数器的构成方法179

9.2 寄存器181

9.2.1 基本的寄存器181

9.2.2 集成移位寄存器182

9.2.3 移位型计数器182

9.3 计数器的应用184

9.3.1 脉冲信号分配器184

9.3.2 序列信号发生器186

习题九188

第十章 可编程逻辑器件190

10.1 概述190

10.2 只读存储器（ROM）191

10.2.1 只读存储器的分类191

10.2.2 ROM结构与工作原理192

10.2.3 ROM应用举例194

10.3 随机读写存储器（RAM）196

10.3.1 RAM结构196

10.3.2 RAM的存储元197

10.3.3 地址译码方法198

10.4 可编程逻辑阵列（PLA）200

10.4.1 FPLA的结构特点200

10.4.2 FPLA的应用201

10.5.1 GAL器件的基本逻辑结构203

10.5 通用阵列逻辑（GAL）203

10.5.2 输出逻辑宏单元的结构205

10.5.3 输出逻辑宏单元的工作模式207

习题十210

第十一章 数字系统设计概述211

11.1 数字系统概述211

11.1.1 数字系统的基本模型与结构211

11.1.2 数字系统设计的方法213

11.2 用算法流程图描述数字系统215

11.2.1 算法流程图的符号与规则215

11.2.2 实例217

11.3 数字系统设计的基本过程219

习题十一222

12.1 算法设计概述224

12.1.1 算法设计中主要考虑的因素224

第十二章 数字系统的基本算法与逻辑电路实现224

12.1.2 硬件结构对算法设计的影响225

12.2 几种常用的算法设计226

12.2.1 跟踪法226

12.2.2 归纳法227

12.2.3 划分法227

12.2.4 解析法228

12.2.5 综合法229

12.3 算法结构问题229

12.3.1 顺序（或串行）算法结构229

12.3.2 并行算法结构230

12.3.3 流水线操作算法结构231

12.4 数据处理单元电路的设计233

12.4.1 器件选择应考虑的因素233

12.4.3 数据处理单元设计实例234

12.4.2 设计数据处理单元的基本方法与步骤234

12.5 控制器的基本结构与同步问题237

12.5.1 控制单元的基本结构237

12.5.2 系统的同步问题238

12.6 算法状态机图（ASM）240

12.7 控制器的逻辑电路设计243

12.7.1 传统时序电路设计方法应用于控制器的设计中244

12.7.2 计数器应用于控制器的设计247

习题十二251

第十三章 VHDL语言描述数字系统253

13.1 VHDL语言的基本结构253

13.1.1 实体描述254

13.1.2 结构体描述255

13.2 基本对象、数据类型以及运算符258

13.2.1 基本对象258

13.2.2 数据类型259

13.2.3 常数的表示方法260

13.2.4 运算符261

13.3 顺序语句262

13.3.1 变量与信号赋值语句262

13.3.2 IF语句262

13.3.3 CASE语句263

13.3.4 LOOP语句264

13.4 并行语句265

13.4.1 并行信号赋值语句265

13.4.2 进程语句267

13.4.3 断言语句268

13.4.4 生成语句269

13.4.5 块语句271

13.5.1 函数语句的定义与引用272

13.5 子程序及其引用272

13.5.2 过程语句的定义与引用273

13.6 包集合与库275

13.6.1 包集合275

13.6.2 库276

13.7 元器件配置278

13.7.1 体内配置279

13.7.2 体外配置280

13.7.3 直接例化281

13.7.4 顶层配置281

13.8 VHDL基本逻辑电路设计实例282

13.8.1 组合逻辑电路的设计282

13.8.2 时序逻辑电路描述288

13.8.3 状态机的VHDL描述290

习题十三291

参考文献293