DIGITAL DESIGN (VHDL)：AN EMBEDDED SYSTEMS APPROACH USING VHDL pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　Digital Design: An Embedded Systems Approach Using VHDL provides a foundation in digital design for students in computer engineering, electrical engineering and computer science courses. It takes an up-to-date and modern approach of presenting digital logic design as an activity in a larger systems design context. Rather than focus on aspects of digital design that have little relevance in a realistic design context, this book concentrates on modern and evolving knowledge and design skills. Hardware description language (HDL)-based design and verification is emphasized--VHDL examples are used extensively throughout. By treating digital logic as part of embedded systems design, this book provides an understanding of the hardware needed in the analysis and design of systems comprising both hardware and software components.Includes a Web site with links to vendor tools, labs and tutorials.

本书特色

　　This book concentrates on modern and evolving knowledge and design skills. Hardware description language (HDL)-based design and verification is emphasized--VHDL examples are used extensively throughout. By treating digital logic as part of embedded systems design, this book provides an understanding of the hardware needed in the analysis and design of systems comprising both hardware and software components.

数字逻辑设计与系统实现导论 书籍名称： 电子系统设计原理与实践：基于系统级方法的视角 作者： [此处留空，或使用通用作者描述] 出版社： [此处留空，或使用通用出版社描述] 页数： 约 700 页 目标读者： 电子工程、计算机工程、嵌入式系统专业本科高年级学生、研究生，以及需要掌握现代数字系统设计流程的硬件工程师和系统架构师。 --- 内容概述 本书旨在提供一个全面且深入的数字逻辑设计基础，并将其扩展到现代复杂电子系统的架构和实现层面。本书侧重于“自顶向下”的设计哲学，强调将系统级需求转化为可实现、可验证的硬件结构。不同于传统的侧重于门级逻辑优化的教材，本书将重点放在如何利用高级抽象模型来描述功能、进行架构选择，并最终面向实际的硬件描述语言（HDL）进行高效的综合与实现。 全书内容围绕数字系统设计的核心挑战展开：如何处理并发性、如何设计时序逻辑、如何构建可重用模块，以及如何使用现代设计流程来管理复杂性。本书的结构分为四个主要部分，层层递进，构建起完整的数字系统设计知识体系。 第一部分：数字系统基础与建模（Foundations and Modeling） 本部分首先回顾了布尔代数、组合逻辑电路和时序逻辑电路的数学基础。重点在于建立对数字信号行为的直观理解，而非单纯的公式推导。 章节要点包括： 1. 二进制表示与编码： 深入探讨了整数、补码、浮点数的硬件表示方式及其对运算精度和范围的影响。 2. 组合逻辑设计与优化： 覆盖了卡诺图（K-Map）和多变量逻辑函数的最小化，但更侧重于使用标准逻辑族（如 CMOS）的电气特性来评估设计方案的功耗和速度。 3. 基础时序元件： 详细分析了锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops）的工作原理、建立时间（Setup Time）与保持时间（Hold Time）的严格定义，以及如何使用它们构建寄存器堆和状态机。 4. 同步设计基础： 引入了时钟域的概念。讨论了时钟的分配、抖动（Jitter）对系统稳定性的影响，并首次引入了同步设计中的基本时序分析框架——静态时序分析（STA）的初步概念。 第二部分：核心功能模块的构建（Building Core Functional Units） 在掌握了基本逻辑单元后，本部分专注于如何将这些单元组合成构建复杂系统的核心功能模块。强调模块化、可扩展性和性能考量。 章节要点包括： 1. 算术逻辑单元（ALU）设计： 从加法器（全加器、超前进位加法器）到乘法器（阵列乘法器、Booth 算法）。重点分析不同架构在速度、面积和功耗上的权衡。讨论了在定点和浮点运算中可能出现的溢出检测与处理机制。 2. 数据选择、路由与存储结构： 深入研究多路复用器（MUX）、译码器（Decoder）和优先级编码器的设计。详细解析了寄存器文件（Register Files）的结构，包括多端口读写能力的设计。 3. 有限状态机（FSM）的设计与实现： 区别分析了米利（Mealy）型和摩尔（Moore）型 FSM 的适用场景。重点讲解了状态编码的优化（如独热编码 One-Hot Encoding），以应对竞争冒险（Hazards）和提高时序裕度。 4. 内存层次结构概述： 介绍 SRAM 和 DRAM 的基本工作原理，以及在系统层面如何组织缓存（Cache）的查找、命中与写回策略。 第三部分：系统级设计与架构（System-Level Design and Architecture） 本部分将设计范式从单个功能模块提升到整个系统级别。重点在于如何设计数据通路（Datapath）和控制单元（Control Unit）来协调多个并行操作。 章节要点包括： 1. 数据通路与控制分离： 系统性地介绍如何将复杂硬件分解为数据处理单元和负责调度与控制的逻辑单元。 2. 流水线（Pipelining）原理： 这是本部分的核心。详细讲解了如何通过插入流水线寄存器来提高系统吞吐量。深入分析了流水线设计中的三大主要挑战：数据相关（Data Hazards）、控制相关（Control Hazards）和结构相关（Structural Hazards）。讨论了转发（Forwarding/Bypassing）和分支预测（Branch Prediction）机制在解决相关性问题中的作用。 3. 总线结构与互连： 探讨了同步总线和异步总线的设计差异。介绍了经典的片上通信协议（如简单的请求/应答握手协议）的设计实现，为理解更复杂的片上网络（NoC）打下基础。 4. 低功耗设计策略（硬件层面）： 初步探讨了在设计阶段可以采取的功耗管理措施，例如时钟门控（Clock Gating）和电源门控（Power Gating）的基本逻辑实现。 第四部分：设计流程与验证（Design Flow and Verification） 现代数字设计高度依赖设计工具链。本部分旨在弥合理论知识与实际工程实现之间的鸿沟，介绍一套完整的、可用于工业界的设计与验证方法。 章节要点包括： 1. 抽象建模与结构化描述： 强调使用层次化设计（Hierarchical Design）来管理复杂性。介绍如何通过模块实例化、抽象化接口来构建大型系统，而不是堆砌晶体管或基本门。 2. 验证的重要性与方法论： 阐述了功能验证在整个设计周期中的决定性作用。介绍了基于测试平台（Testbench）的仿真流程，以及如何编写激励向量（Stimulus）来覆盖关键的边界条件和错误案例。 3. 综合与映射： 解释了从高级行为描述到门级网表（Netlist）的综合过程。讨论了设计约束（Constraints）——特别是时序约束——对最终布局布线（Place and Route）结果的决定性影响。 4. 后仿真与时序收敛： 讲解了寄生延迟（Parasitic Delay）对电路性能的影响。介绍如何使用包含延迟信息的仿真模型（如 SDF 文件）进行后仿真，以确保设计在实际物理实现后仍能满足时序要求。 --- 本书特色 本书避免了对单一硬件描述语言（如 VHDL 或 Verilog）的过度依赖，而是将重点置于数字系统固有的逻辑和时序概念上。它采用一种自顶向下的思维方式，鼓励读者首先在系统和架构层面思考，然后才深入到具体的门级实现细节。通过大量的系统级实例（如简单的微处理器数据通路模型、DMA 控制器的数据流分析），读者将学会如何将复杂的系统需求分解为可管理、可验证的硬件组件，是通往高级数字设计和嵌入式系统架构理解的坚实桥梁。

1. Introduction and Methodology
2. Combinational Basics
3. Numeric Basics
4. Sequential Basics
5. Memories
6. Implementation Fabrics
7. Processor Basics
8. I/O Interfacing
9. Accelerators
10. Design Methodology
App A. Answers to Knowledge Quiz Questions
App B. Introduction to Electronic Circuits
App C. VHDL
App D. Gumnut Microcontroller

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這本書《DIGITAL DESIGN (VHDL)：AN EMBEDDED SYSTEMS APPROACH USING VHDL》真的是我近期讀過最讓我「有感」的技術書籍之一。我平常工作上會接觸到一些硬體相關的專案，雖然不是VHDL的直接使用者，但對其原理和應用有基本了解的需求。我透過朋友的推薦找到了這本書，想說來惡補一下VHDL的知識。不得不說，這本書的優點真的很多。它沒有像很多教科書一樣枯燥乏味，而是用一種更貼近實際應用、更「工程師」的語氣來闡述。書中不斷強調VHDL在嵌入式系統設計中的角色，如何透過硬體描述語言來實現複雜的系統功能，這讓我對VHDL的實用性有了更深刻的認識。我特別喜歡書中對於不同VHDL設計風格的討論，例如行為級建模、結構級建模，以及它們各自的適用場景。還有關於時序、同步設計的章節，講解得非常透徹，避免了很多新手容易犯的錯誤。此外，書中提到的模擬和綜合工具的運用，也讓我看到了VHDL從程式碼到實際硬體實現的整個流程，這對於我理解整個開發週期非常有幫助。即使我不直接寫VHDL，但透過這本書，我能夠更順暢地與VHDL工程師溝通，也能更準確地評估硬體設計的可行性。

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哇，這本《DIGITAL DESIGN (VHDL)：AN EMBEDDED SYSTEMS APPROACH USING VHDL》真的讓我印象深刻！我是在大學裡第一次接觸到這本書，當時正好在上數位邏輯設計的課程。老實說，一開始有點擔心，因為VHDL聽起來就很高深，而且又是英文的，但這本書的編排方式真的非常友善，即使是初學者也能很快進入狀況。作者在介紹VHDL語法的時候，會搭配大量的圖示和實際的電路圖，讓你能夠清楚地理解程式碼和硬體之間的對應關係。而且，書中有很多範例，從簡單的邏輯閘到複雜的狀態機，都循序漸進地講解，讓我能夠逐步建立起自己的VHDL設計概念。最讓我驚豔的是，它不僅僅是教你VHDL語法，更是將VHDL應用在嵌入式系統的開發上，像是微控制器、FPGA的基礎應用都涵蓋在內，這對於我之後想往嵌入式領域發展非常有幫助。有時候我會翻到書後面，看到一些關於系統整合和除錯的章節，雖然還沒深入研究，但光是看到這些內容，就知道這本書的深度和廣度都相當夠。總之，這是一本非常紮實的入門教材，也絕對是進階學習的寶貴參考書，推薦給所有對數位設計和嵌入式系統感興趣的同學們！

评分☆☆☆☆☆

這本《DIGITAL DESIGN (VHDL)：AN EMBEDDED SYSTEMS APPROACH USING VHDL》絕對是一本我會推薦給任何對硬體描述語言和嵌入式系統有興趣的人的書。它的內容編排非常有邏輯性，從基礎的數位邏輯概念出發，逐步深入到VHDL的各種特性和應用。我最喜歡書中對於不同VHDL架構（architecture）和實體的（entity）的講解，以及如何利用這些結構來描述複雜的硬體模組。而且，書中對於如何進行VHDL程式碼的驗證（verification）和測試（testing）也做了詳細的介紹，這在實際的工程開發中至關重要。我過去在做專案時，經常會忽略測試的重要性，但透過這本書，我才了解到一個完善的測試平台對於確保設計的正確性有多麼關鍵。此外，書中還提到了VHDL在不同類型的嵌入式系統中的應用，例如音訊處理、影像處理、通訊系統等，這讓我對VHDL的應用領域有了更廣闊的視野。總的來說，這本書不僅是一本技術手冊，更像是一個引導你進入數位設計世界的地圖，它幫助我理解了VHDL的強大之處，以及它在現代嵌入式系統開發中不可或缺的地位。

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說真的，要找到一本同時涵蓋數位邏輯設計基礎，又能深入講解VHDL在嵌入式系統中應用的書籍並不容易，但《DIGITAL DESIGN (VHDL)：AN EMBEDDED SYSTEMS APPROACH USING VHDL》絕對是其中翹楚。我在準備相關專業證照考試時，接觸到了這本書，它的內容結構非常清晰，循序漸進，讓我在短時間內掌握了關鍵知識點。書中大量的程式碼範例，都是經過精心設計，貼近真實的嵌入式系統開發場景，這對於理解VHDL的語法和應用非常有幫助。我特別欣賞書中對於如何將VHDL應用於FPGA和ASIC設計的講解，以及如何利用VHDL來實現各種常用的數位模組，例如計時器、移位暫存器、ADC/DAC介面等。這些都是嵌入式系統開發中非常核心的部分。而且，書中還探討了VHDL的進階主題，像是計量單元（quantization units）、資源分配（resource allocation）等，這些對於提升設計效率和效能至關重要。我認為這本書不僅適合學生，對於已經在業界工作的工程師，如果想提升VHDL設計能力，或者想了解VHDL在嵌入式系統中的最新應用，這本書也絕對是值得投資的。

评分☆☆☆☆☆

我不是一個本科系出身的工程師，我是在職進修時才開始接觸數位設計和VHDL，當時真的覺得頭很大，畢竟VHDL對我來說是一個全新的領域。幸運的是，我發現了這本《DIGITAL DESIGN (VHDL)：AN EMBEDDED SYSTEMS APPROACH USING VHDL》，它就像是一位經驗豐富的導師，一步步地引導我。最棒的一點是，書中的範例和練習都非常豐富，而且很多都與實際的嵌入式系統應用有關，這讓我在學習過程中不會感到枯燥。我常常會把書中的範例程式碼在模擬器裡跑一遍，觀察其行為，這比單純的死記硬背要有效得多。書中對VHDL的時序行為和同步設計的解釋，讓我終於明白了為什麼有些設計會出現意想不到的問題。而且，它不只教你寫VHDL，更教你如何「思考」數位設計，如何將抽象的概念轉化為具體的硬體實現。對於我這樣非科班出身的人來說，這本書提供了非常好的學習路徑，讓我在有限的時間內，能夠快速建立起紮實的VHDL設計基礎，並理解它在嵌入式系統開發中的重要性。