逻辑设计(二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书为逻辑设计之用书，内容完整且详尽易学。

　　本书内容涵盖众多设计实例，易于协助读者了解课程中之定理。

　　本书是电机、电子系相关升学用书，内含国内大学、研究所之历届考题与解答，可协助读者自修升学之用。

　　实例中包含许多重要之电路，读者必需详读，以利于往后职场之所需。

深入探索：数字世界的基石与未来 书籍名称： 深度电路理论与系统优化 (暂定) 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的数字系统设计与优化框架，超越传统逻辑门组合的范畴，直击现代高性能、低功耗集成电路背后的核心理论与前沿实践。我们关注的焦点是如何在日益严苛的工艺限制和对能效比的极致追求下，构建出能够支撑未来计算（如人工智能加速、物联网边缘计算）的复杂数字架构。 本书的结构设计遵循“理论先行，实践驱动，前沿拓展”的原则，分为四个核心模块，共计十八章。 --- 第一部分：超大规模集成电路（VLSI）的物理极限与建模 (The Physics of Scale and Modeling) 本部分将读者带入当代半导体工艺的微观世界，理解晶体管层面的物理约束如何直接影响到宏观的逻辑设计决策。 第一章：亚微米工艺下的晶体管特性演变 详细分析深亚微米乃至纳米级CMOS器件的非理想效应，包括短沟道效应（DIBL、漏电流）、阈值电压的工艺波动（Process Variation）以及量子隧穿效应的影响。重点讨论亚阈值功耗（Subthreshold Leakage）的精确建模，以及如何利用先进的版图技术（如 FinFET、GAA 结构）来管理这些效应。 第二章：时序分析与动态特性建模 深入探讨静态时序分析（STA）的理论基础，超越简单的建立/保持时间检查。引入基于角色的时序分析（OCV, AOPC），并详细阐述互连线延迟的寄生参数提取（LPE）与延迟模型（如 Elmore 模型、更精确的非线性模型）的适用性。讨论时钟抖动（Jitter）和串扰（Crosstalk）对系统裕度的侵蚀机制。 第三章：低功耗设计的物理基础 功耗分析不再局限于动态功耗与静态功耗的简单加和。本章将聚焦于电源网络的设计，包括电源完整性（Power Integrity, PI）分析，如 IR Drop（静态和动态）的仿真与优化。介绍多电压域（Multi-Voltage Domain）设计中电平转换器（Level Shifter）和降压/升压电路（Charge Pump）的精确设计准则，确保跨域通信的稳定与高效。 --- 第二部分：高效率数据路径的架构设计 (High-Efficiency Data Path Architectures) 本部分侧重于构建高性能计算单元，关注如何通过精妙的算法映射和流水线设计来提升吞吐量和能效。 第四章：定制化算术逻辑单元（ALU）的深度优化 回顾标准加法器（如Ripple Carry, Carry Lookahead）的局限性后，着重分析针对特定数据格式（如浮点数、定点数、特殊精度格式）优化的高速进位链设计（如 Brent-Kung, Kogge-Stone）。讨论乘法器的优化结构（如 Booth 编码、阵列与并行结构的选择）及其在DSP和机器学习中的应用。 第五章：流水线技术与分支预测的深度融合 探讨深度流水线设计对时钟频率的提升作用，以及由此带来的分支预测失误的惩罚成本。详述先进的分支预测算法（如 GShare, Tournament Predictors）的硬件实现细节，并引入基于软件/硬件协同（SW/HW Co-design）的流控制机制，以最小化停顿周期。 第六章：数据重用与存储层次结构优化 系统阐述缓存（Cache）的设计哲学，从多级缓存的容量、关联性、写策略选择，到缺失处理机制（Miss Handling）。重点分析非一致性缓存（Non-coherent Caches）在专用加速器中的应用，以及如何通过预取（Prefetching）机制，利用预测算法来隐藏内存延迟。 --- 第三部分：时钟与异步系统的精确控制 (Precise Control over Synchronization and Asynchrony) 时序控制是数字设计的核心挑战。本部分深入探讨时钟分配网络的复杂性，并引入异步设计作为应对工艺变化的潜在范式。 第七章：高性能时钟树综合（CTS）的优化策略 超越简单的 H-Tree 结构，本章详述在纳米工艺下，如何设计具备极低倾斜（Skew）和最小峰到峰抖动（P-P Jitter）的时钟网络。讨论基于缓冲器插入、布线延迟补偿（Delay Buffering）的时钟网格（Clock Mesh）的建模与实现，以及对电源噪声的隔离技术。 第八章：锁相环（PLL）与延迟锁定环（DLL）的反馈控制 PLL 和 DLL 是片上时序恢复与生成的关键。本章解析其反馈回路的环路滤波、锁定时间、相位噪声的精确数学分析。探讨如何设计对片外参考时钟抖动具有鲁棒性的 PLL/DLL 架构，特别是在低速 I/O 和高速 SerDes 接口中的不同要求。 第九章：基于数据流的异步电路设计原理 介绍异步系统（Clockless Design）的基本思想，即利用信号的到达时间而非全局时钟来控制操作顺序。详细阐述两种主要的握手协议（如 Dual-Rail Encoding, Handshaking Protocols），分析异步设计的优势（如更好的平均功耗、对工艺波动的内在鲁棒性）及其在特定场景（如低速传感器接口、高可靠性系统）中的实际部署案例。 --- 第四部分：可测试性、可靠性与先进封装 (Testability, Reliability, and Advanced Packaging) 现代芯片的复杂性要求设计之初就必须考虑制造、测试和长期运行的可靠性问题。 第十章：集成电路的故障建模与可测试性设计（DFT） 深入介绍不同类型的故障模型（如桥接故障、延迟故障）。系统梳理了扫描链（Scan Chain）的插入、时钟控制和测试数据生成（ATPG）的算法。着重探讨在低功耗设计中，如何管理扫描链模式的功耗尖峰（Test Power Management）。 第十一章：内建自测试（BIST）与边界扫描（Boundary Scan） 详细介绍基于线性反馈移位寄存器（LFSR）的伪随机测试向量生成，以及对关键模块（如SRAM阵列、高复杂度逻辑块）的专用 BIST 结构设计。讨论 IEEE 1149.1 标准及其在系统级测试中的应用。 第十二章：瞬态与长期可靠性分析 本章关注芯片在实际工作环境下的长期健康状况。分析电迁移（Electromigration, EM）对金属互连线寿命的影响及其设计规则。深入探讨均一性（Aging Effects），如负偏压温度不稳定性（NBTI）和热载流子注入（HCI）如何导致晶体管阈值电压漂移，并介绍内置的补偿电路和寿命预测模型。 第十三章：系统级设计中的异构计算与互连 讨论如何将不同类型的加速器（如CPU核、GPU、DSP、ASIC加速器）有效地集成在一个片上系统（SoC）中。重点剖析片上网络（Network-on-Chip, NoC）的拓扑结构、路由算法（如 XY Routing）和流量控制机制，确保高带宽和低延迟的数据传输。 第十四章：先进封装技术对设计的影响（Chiplets与2.5D/3D集成） 展望未来，本章探讨 2.5D（Interposer）和 3D 堆叠技术带来的机遇与挑战。分析硅通孔（TSV）的电气特性对时序和功耗的影响，以及跨芯片的接口设计（如UCIe标准），如何使得系统级设计突破传统单芯片的面积限制。 --- 总结与展望： 本书的最终目标是培养设计工程师具备“从晶体管到系统”的完整视角。通过掌握这些前沿的理论和工具，读者将能够独立面对下一代计算平台中遇到的复杂设计约束，不仅仅满足于实现功能，更要实现极致的性能、功耗和面积（PPA）平衡。本书是为有志于深入微电子、系统级硬件架构及相关领域研究与开发的专业人士量身打造的深度参考指南。

第1章　 数字系统与数码
第2章　 布林代数与逻辑闸
第3章　 逻辑闸层次的最小化
第4章　 SSI 组合逻辑设计与分析
第5章　 MSI 组合逻辑设计
第6章　 正反器与暂存器
第7章　 计数器
第8章　 同步序向逻辑
第9章　 非同步序向逻辑
第10章　D/A 与 A/D 转换
第11章　演译状态机 (ASM) 与控制器之设计
第12章　数位积体电路
参考书目
习题解答
中英文索引

评分☆☆☆☆☆

對於《邏輯設計(二版)》這本書，我的評價可以說是「相見恨晚」。當初剛接觸邏輯設計這門課時，我的大學教授推薦了一本市面上常見的教科書，但坦白說，那本書的寫法對於初學者來說，門檻有點高，很多地方的解釋都相當簡略，感覺像是假設你已經有一定基礎了。每次閱讀都覺得很挫折，有種「知其然，不知其所以然」的感覺。直到期中考後，我開始認真思考我的學習方法出了問題，才上網搜尋有沒有其他比較適合入門的書籍。偶然間看到這本《邏輯設計(二版)》，看了書的目錄和簡介，覺得內容涵蓋了我上課學到的所有重點，而且看起來講解會比較仔細，就抱著姑且一試的心態入手了。結果，這本書徹底改變了我對邏輯設計的看法。作者的敘述方式非常像是你在跟一位很有耐心的老師在討論問題。他會先給你一個概念，然後用一個貼近生活或者簡單易懂的例子來闡述，之後再慢慢引導你進入更複雜的數學推導和電路實現。我印象最深刻的是，在講到狀態機的時候，它並沒有直接丟出各種轉換表和圖，而是先從一個簡單的自動販賣機的例子開始，一步一步地帶你分析它的狀態和轉換，讓你真正理解狀態機的設計思路，而不是死記硬背。而且，書中的圖示都非常精美，配色和線條都很清晰，對於我這種視覺型學習者來說，真的很有幫助。讀完後，我發現我不再害怕這門課了，反而對它產生了濃厚的興趣。

评分☆☆☆☆☆

當初會買《邏輯設計(二版)》，純粹是因為學長推薦，他說這本寫得比他當年上課用的那本好太多了。我原本對邏輯設計這門課就不是很有把握，上課聽老師講，有時候會覺得有點跟不太上，尤其是老師在黑板上畫的那些電路圖，有時候會畫得有點潦草，下課後再看筆記，常常都看不懂自己在寫什麼。拿到這本書後，我先快速翻了一下，發現裡面的插圖和圖表真的畫得非常清晰，而且整個排版看起來也很有條理，不會讓人覺得眼花繚亂。我最喜歡的部分是它在介紹各種邏輯元件時，都會有很詳細的「真值表」和「時序圖」，而且對於每一個元件的動作原理，都有非常清楚的文字說明，不會讓人只知其然，不知其所以然。我記得有一次，我對一個D觸發器的行為有點疑惑，看了書上關於D觸發器的詳細解釋，包括時脈的觸發邊緣、預設和清除端的功能等等，就徹底釐清了我之前所有的疑問。而且，書中的例題都很有代表性，涵蓋了從簡單的邏輯閘組合到複雜的狀態機設計。我把書後面附的習題都做了一遍，發現很多曾經讓我感到困惑的概念，在經過書本的講解和習題的練習後，都變得豁然開朗。我真的覺得，這本書就像是一位很有經驗的老師，耐心地引導著你一步步地學習和掌握邏輯設計的知識。

评分☆☆☆☆☆

這本《邏輯設計(二版)》啊，真的是我的救星！大學三年級，課業壓力爆炸，尤其是在這門課上，每次上課聽老師講，都覺得腦袋一片空白，像是聽天書一樣。教授上課用的PPT，寫得密密麻麻，有時候連個例子都沒講清楚，下課後再看講義，更是越看越糊塗。想找點課外讀物來輔助，坊間的參考書，有些寫得太過學術，有些又太過入門，總是抓不到那個平衡點。正當我絕望的時候，有同學推薦了這本《邏輯設計(二版)》。一開始我還抱持著將信將疑的態度，想說大概又是一本「看得到吃不到」的書。但翻開第一頁，我就驚呆了！作者的寫法非常清晰，像是循序漸進地引導你進入邏輯設計的世界。從最基礎的邏輯閘、布林代數開始，到後面的組合邏輯、序向邏輯，每一個概念都解釋得非常詳盡，而且穿插了很多小型的範例，讓你能夠立刻理解，並且動手驗證。最讓我印象深刻的是，它並沒有像其他書一樣，一昧地堆砌公式和定理，而是花了很大的篇幅去解釋這些東西背後的「為什麼」。例如，在講到卡諾圖的時候，它不只教你怎麼畫，還會讓你理解為什麼這樣畫可以簡化邏輯表達式，背後的原理是什麼。這種深入淺出的教學方式，真的讓我在短時間內就對邏輯設計有了豁然開朗的感覺。以前覺得那些符號、那些圖形很抽象，現在看來，卻是如此的有條理、有邏輯。真的，如果你跟我一樣，覺得邏輯設計這門課讓你頭痛，這本書絕對是你的不二之選。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始我對《邏輯設計(二版)》這本書並沒有抱太大的期待。我之前接觸過幾本號稱是「經典」的邏輯設計書籍，但總覺得它們的寫法太過艱澀，充斥著各種難懂的符號和術語，讓人望而生畏。我一直覺得，學習邏輯設計最困難的地方，不在於理解那些數學公式，而在於如何將這些抽象的概念轉化成具體的電路設計。而這本《邏輯設計(二版)》恰恰解決了我這個最大的痛點。作者的寫作風格非常務實，他並沒有過分強調理論的深度，而是將重點放在如何應用這些理論來解決實際問題。書中大量的範例，都是從工程師的視角出發，講解了許多在實際電路設計中會遇到的問題，以及如何運用邏輯設計的原理來一一克服。例如，它在講解時序約束時，就詳細分析了不同時脈和延遲對電路穩定性的影響，並且給出了非常具體的解決方案，這是我在其他書上很少看到的。此外，書中的練習題也設計得相當不錯，有很多是讓你動手去模擬和驗證的題目，這對於加深理解非常有幫助。我花了很多時間去研究書中的那些「實戰」案例，並且嘗試自己去設計類似的電路，這個過程讓我收穫非常大。總之，如果你是一個對邏輯設計的實踐應用感興趣的讀者，或者你正在為如何將理論知識轉化為實際技能而煩惱，那麼這本《邏輯設計(二版)》絕對是你值得入手的一本書。

评分☆☆☆☆☆

老實說，我買這本《邏輯設計(二版)》純粹是衝著「二版」兩個字去的。當時我手邊有一本舊版的《邏輯設計》，覺得內容已經有點過時，尤其是在數位邏輯的發展日新月異的今天，總覺得需要一本比較新的教材。沒想到，這本二版帶給我的驚喜遠遠超過了我的預期。首先，印刷的品質就比我舊的那本好太多了，紙張的質感很不錯，內頁的排版也更加清晰，閱讀起來眼睛比較不容易疲勞。內容上的更新也很明顯，它不僅保留了傳統的邏輯設計核心概念，還加入了很多與時俱進的內容，例如對於一些較新的邏輯元件和設計方法的介紹，這對於我們這些未來要進入這個行業的學生來說，是非常重要的。我特別喜歡書中關於FPGA的應用部分，講解得非常透徹，讓我知道了邏輯設計理論是如何在實際的硬體上實現的。此外，書後面的習題也經過了相當的調整，不僅數量更多，而且難度上也更有層次感，從簡單的觀念題到複雜的設計題都有，能夠充分地檢驗我的學習成果。我花了兩個週末的時間，把書後面的習題全部做了一遍，發現很多以前模糊的概念，在實際動手解決問題的過程中，都變得清晰起來。總之，這本二版真的讓我感覺到作者的用心，不僅是內容的更新，連編排和練習題的設計都非常體貼讀者，絕對是值得推薦的進階學習書籍。