DIGITAL DESIGN (VHDL)：AN EMBEDDED SYSTEMS APPROACH USING VHDL pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 數字設計
• VHDL
• 嵌入式係統
• 硬件描述語言
• FPGA
• 可編程邏輯器件
• 數字電路
• Verilog HDL
• 計算機工程
• 電子工程
• 係統設計

　　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.

本書特色

　　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.

數字邏輯設計與係統實現導論 書籍名稱： 電子係統設計原理與實踐：基於係統級方法的視角 作者： [此處留空，或使用通用作者描述] 齣版社： [此處留空，或使用通用齣版社描述] 頁數： 約 700 頁 目標讀者： 電子工程、計算機工程、嵌入式係統專業本科高年級學生、研究生，以及需要掌握現代數字係統設計流程的硬件工程師和係統架構師。 --- 內容概述 本書旨在提供一個全麵且深入的數字邏輯設計基礎，並將其擴展到現代復雜電子係統的架構和實現層麵。本書側重於“自頂嚮下”的設計哲學，強調將係統級需求轉化為可實現、可驗證的硬件結構。不同於傳統的側重於門級邏輯優化的教材，本書將重點放在如何利用高級抽象模型來描述功能、進行架構選擇，並最終麵嚮實際的硬件描述語言（HDL）進行高效的綜閤與實現。 全書內容圍繞數字係統設計的核心挑戰展開：如何處理並發性、如何設計時序邏輯、如何構建可重用模塊，以及如何使用現代設計流程來管理復雜性。本書的結構分為四個主要部分，層層遞進，構建起完整的數字係統設計知識體係。 第一部分：數字係統基礎與建模（Foundations and Modeling） 本部分首先迴顧瞭布爾代數、組閤邏輯電路和時序邏輯電路的數學基礎。重點在於建立對數字信號行為的直觀理解，而非單純的公式推導。 章節要點包括： 1. 二進製錶示與編碼： 深入探討瞭整數、補碼、浮點數的硬件錶示方式及其對運算精度和範圍的影響。 2. 組閤邏輯設計與優化： 覆蓋瞭卡諾圖（K-Map）和多變量邏輯函數的最小化，但更側重於使用標準邏輯族（如 CMOS）的電氣特性來評估設計方案的功耗和速度。 3. 基礎時序元件： 詳細分析瞭鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-Flops）的工作原理、建立時間（Setup Time）與保持時間（Hold Time）的嚴格定義，以及如何使用它們構建寄存器堆和狀態機。 4. 同步設計基礎： 引入瞭時鍾域的概念。討論瞭時鍾的分配、抖動（Jitter）對係統穩定性的影響，並首次引入瞭同步設計中的基本時序分析框架——靜態時序分析（STA）的初步概念。 第二部分：核心功能模塊的構建（Building Core Functional Units） 在掌握瞭基本邏輯單元後，本部分專注於如何將這些單元組閤成構建復雜係統的核心功能模塊。強調模塊化、可擴展性和性能考量。 章節要點包括： 1. 算術邏輯單元（ALU）設計： 從加法器（全加器、超前進位加法器）到乘法器（陣列乘法器、Booth 算法）。重點分析不同架構在速度、麵積和功耗上的權衡。討論瞭在定點和浮點運算中可能齣現的溢齣檢測與處理機製。 2. 數據選擇、路由與存儲結構： 深入研究多路復用器（MUX）、譯碼器（Decoder）和優先級編碼器的設計。詳細解析瞭寄存器文件（Register Files）的結構，包括多端口讀寫能力的設計。 3. 有限狀態機（FSM）的設計與實現： 區彆分析瞭米利（Mealy）型和摩爾（Moore）型 FSM 的適用場景。重點講解瞭狀態編碼的優化（如獨熱編碼 One-Hot Encoding），以應對競爭冒險（Hazards）和提高時序裕度。 4. 內存層次結構概述： 介紹 SRAM 和 DRAM 的基本工作原理，以及在係統層麵如何組織緩存（Cache）的查找、命中與寫迴策略。 第三部分：係統級設計與架構（System-Level Design and Architecture） 本部分將設計範式從單個功能模塊提升到整個係統級彆。重點在於如何設計數據通路（Datapath）和控製單元（Control Unit）來協調多個並行操作。 章節要點包括： 1. 數據通路與控製分離： 係統性地介紹如何將復雜硬件分解為數據處理單元和負責調度與控製的邏輯單元。 2. 流水綫（Pipelining）原理： 這是本部分的核心。詳細講解瞭如何通過插入流水綫寄存器來提高係統吞吐量。深入分析瞭流水綫設計中的三大主要挑戰：數據相關（Data Hazards）、控製相關（Control Hazards）和結構相關（Structural Hazards）。討論瞭轉發（Forwarding/Bypassing）和分支預測（Branch Prediction）機製在解決相關性問題中的作用。 3. 總綫結構與互連： 探討瞭同步總綫和異步總綫的設計差異。介紹瞭經典的片上通信協議（如簡單的請求/應答握手協議）的設計實現，為理解更復雜的片上網絡（NoC）打下基礎。 4. 低功耗設計策略（硬件層麵）： 初步探討瞭在設計階段可以采取的功耗管理措施，例如時鍾門控（Clock Gating）和電源門控（Power Gating）的基本邏輯實現。 第四部分：設計流程與驗證（Design Flow and Verification） 現代數字設計高度依賴設計工具鏈。本部分旨在彌閤理論知識與實際工程實現之間的鴻溝，介紹一套完整的、可用於工業界的設計與驗證方法。 章節要點包括： 1. 抽象建模與結構化描述： 強調使用層次化設計（Hierarchical Design）來管理復雜性。介紹如何通過模塊實例化、抽象化接口來構建大型係統，而不是堆砌晶體管或基本門。 2. 驗證的重要性與方法論： 闡述瞭功能驗證在整個設計周期中的決定性作用。介紹瞭基於測試平颱（Testbench）的仿真流程，以及如何編寫激勵嚮量（Stimulus）來覆蓋關鍵的邊界條件和錯誤案例。 3. 綜閤與映射： 解釋瞭從高級行為描述到門級網錶（Netlist）的綜閤過程。討論瞭設計約束（Constraints）——特彆是時序約束——對最終布局布綫（Place and Route）結果的決定性影響。 4. 後仿真與時序收斂： 講解瞭寄生延遲（Parasitic Delay）對電路性能的影響。介紹如何使用包含延遲信息的仿真模型（如 SDF 文件）進行後仿真，以確保設計在實際物理實現後仍能滿足時序要求。 --- 本書特色 本書避免瞭對單一硬件描述語言（如 VHDL 或 Verilog）的過度依賴，而是將重點置於數字係統固有的邏輯和時序概念上。它采用一種自頂嚮下的思維方式，鼓勵讀者首先在係統和架構層麵思考，然後纔深入到具體的門級實現細節。通過大量的係統級實例（如簡單的微處理器數據通路模型、DMA 控製器的數據流分析），讀者將學會如何將復雜的係統需求分解為可管理、可驗證的硬件組件，是通往高級數字設計和嵌入式係統架構理解的堅實橋梁。

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

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係統有興趣的人的書。它的內容編排非常有邏輯性，從基礎的數位邏輯概念齣發，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）也做瞭詳細的介紹，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，我纔瞭解到一個完善的測試平颱對於確保設計的正確性有多麼關鍵。此外，書中還提到瞭VHDL在不同類型的嵌入式係統中的應用，例如音訊處理、影像處理、通訊係統等，這讓我對VHDL的應用領域有瞭更廣闊的視野。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，它幫助我理解瞭VHDL的強大之處，以及它在現代嵌入式係統開發中不可或缺的地位。

评分☆☆☆☆☆

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應用在嵌入式係統的開發上，像是微控製器、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麵，看到一些關於係統整閤和除錯的章節，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係統感興趣的同學們！

评分☆☆☆☆☆

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瞭解的需求。我透過朋友的推薦找到瞭這本書，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在嵌入式係統設計中的角色，如何透過硬體描述語言來實現複雜的係統功能，這讓我對VHDL的實用性有瞭更深刻的認識。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，避免瞭很多新手容易犯的錯誤。此外，書中提到的模擬和綜閤工具的運用，也讓我看到瞭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。

评分☆☆☆☆☆

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在嵌入式係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，接觸到瞭這本書，它的內容結構非常清晰，循序漸進，讓我在短時間內掌握瞭關鍵知識點。書中大量的程式碼範例，都是經過精心設計，貼近真實的嵌入式係統開發場景，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介麵等。這些都是嵌入式係統開發中非常核心的部分。而且，書中還探討瞭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閤學生，對於已經在業界工作的工程師，如果想提升VHDL設計能力，或者想瞭解VHDL在嵌入式係統中的最新應用，這本書也絕對是值得投資的。

评分☆☆☆☆☆

我不是一個本科係齣身的工程師，我是在職進修時纔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，我發現瞭這本《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係統應用有關，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，讓我終於明白瞭為什麼有些設計會齣現意想不到的問題。而且，它不隻教你寫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。對於我這樣非科班齣身的人來說，這本書提供瞭非常好的學習路徑，讓我在有限的時間內，能夠快速建立起紮實的VHDL設計基礎，並理解它在嵌入式係統開發中的重要性。