Verilog 硬體描述語言數位電路：設計實務（11版） pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

☆☆☆☆☆

鄭信源

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Verilog
数字电路
硬件描述语言
FPGA
设计实务
电子工程
电路设计
Verilog HDL
可编程逻辑器件
数字系统设计

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具体描述

　　本書深入淺出地介紹Verilog硬體描述語言的特性，以及電腦輔助設計工具(CAD)。

　　Verilog語言是一種一般性的硬體描述語言，它的語法與C語言相似，易學易用。本書是以邏輯合成的方式寫成的，可讓剛開始使用Verilog來設計數位電路的新手們，用起來很上手。

　　本書目的在於藉由學習Verilog語言的過程中去瞭解硬體描述語言的設計概念，進而完成設計數位晶片的最終目標。本版新增資料驗證電路，且增強Verilog 2001特色。

好的，这是一本关于数字电路设计的图书简介，旨在提供扎实的理论基础和丰富的实践经验，但不涉及您提到的特定书籍内容。 --- 图书名称：数字逻辑设计与现代硬件实现：从基础概念到先进系统构建内容简介本书旨在为读者提供一个全面、深入且实践驱动的数字逻辑设计与实现指南。我们致力于将抽象的数字系统概念转化为可操作的硬件设计流程，涵盖了从最基础的布尔代数到复杂系统级集成的完整知识体系。本书的重点在于培养读者构建可靠、高效且可综合的数字电路的能力，使其能够应对现代电子工程领域中不断演进的挑战。第一部分：数字系统基础与理论基石本书的开篇部分将系统地回顾和巩固数字逻辑设计的理论基础。我们首先从信息论和数制系统入手，深入探讨了二进制、八进制、十六进制等数制之间的转换，以及有符号数和无符号数的表示方法。随后，我们将重点剖析布尔代数及其运算规则，这是所有数字电路设计的数学语言。读者将学习如何使用卡诺图（K-map）和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法进行逻辑函数的化简，理解冗余项和必需项的概念，从而设计出最简化的逻辑电路。在逻辑门的基础上，我们将详细介绍基本的组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）。这些基础构件是构建更复杂系统的基石。我们不仅会分析它们的逻辑功能，还会探讨在实际硬件实现中如何优化其延迟和功耗。第二部分：时序逻辑与状态机设计理解时间维度是数字电路设计的核心。本部分专注于时序逻辑电路，从最基本的存储元件——锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops，包括SR、D、JK和T型）——开始讲解。我们将深入分析它们的工作原理、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）以及时钟信号对它们的影响，强调同步时序电路的重要性。随后，本书将重点介绍有限状态机（FSM）的设计与分析。我们将详细阐述穆尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的设计流程，包括状态图的绘制、状态分配（如独热编码、二进制编码）以及如何处理异步复位和同步复位。在状态机设计中，我们将强调如何避免亚稳态（Metastability）和毛刺（Glitch）的产生，这对于保证系统稳定运行至关重要。我们还将探讨状态机的自动化测试向量生成和仿真验证方法。第三部分：中等规模集成电路（MSI）与标准逻辑族为了实现高效设计，本书会介绍标准化的中等规模集成电路模块及其应用。我们将详细剖析加法器（半加器、全加器、超前进位加法器）、比较器、算术逻辑单元（ALU）的结构和优化。乘法器和除法器的基本算法也会被引入，为后续处理器的设计打下基础。存储单元的设计是关键部分，包括静态随机存取存储器（SRAM）的基本单元结构和工作原理，以及寄存器堆（Register File）的构建。我们还会简要介绍可编程逻辑器件（PLD）的基本概念，如可编程只读存储器（PROM）、通用阵列逻辑（GAL）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的结构，为后续的FPGA设计做好铺垫。第四部分：数据通路与控制器设计本部分是连接理论与实际系统的桥梁。我们将指导读者如何设计和构建一个完整的数据通路（Datapath），包括算术运算单元、数据暂存单元和数据传输网络的整合。重点在于如何利用硬件描述语言（HDL）来高效地描述这些并行操作。随后，我们将深入讲解控制单元（Controller）的设计，这是数字系统的“大脑”。我们将展示如何使用状态机、微编程或硬连线逻辑来生成控制信号，以协调数据通路中的各个操作。通过一个实例——例如一个简易的累加器或一个小型指令集处理器——读者将学会如何将数据通路和控制器有机地结合起来，形成一个功能完整的系统。第五部分：现代硬件描述与仿真验证在现代数字设计流程中，硬件描述语言（HDL）是不可或缺的工具。本书将着重于使用一种行业主流的HDL（如VHDL或Verilog，根据实际出版选择）进行电路建模。我们不仅会教授语法，更侧重于“结构化”和“行为化”建模的哲学。读者将学习如何编写可综合（Synthesizable）的代码，避免使用那些在综合工具中无法映射到标准逻辑单元的结构。仿真和验证是确保设计的正确性。我们将详细介绍测试平台（Testbench）的设计，包括如何生成激励信号、监控内部信号以及评估设计的功能正确性。我们将涵盖仿真流程（如基于事件的仿真、波形分析）和设计验证方法（如覆盖率分析）。第六部分：时序分析与设计约束数字电路的性能最终受限于其时序特性。本部分将深入探讨静态时序分析（STA）的基本原理，包括关键路径（Critical Path）的识别、时钟域交叉（CDC）问题、以及如何处理异步输入。我们将解释时钟树综合（CTS）的概念，并展示设计人员应如何设置和理解设计约束文件（如SDC格式），以指导综合和布局布线工具实现预期的频率目标。面向读者本书特别适合于电子工程、计算机工程、自动化等专业的本科生和研究生作为教材或参考书。对于有志于从事ASIC/SoC前端设计、FPGA开发或嵌入式系统硬件加速的工程师而言，本书提供的理论深度和实践指导将是宝贵的资源。通过系统的学习和大量的设计案例分析，读者将不仅掌握如何“画出”逻辑图，更能理解如何使用现代设计流程和工具，构建出符合性能、面积和功耗要求的复杂数字系统。

图书目录

第一章數位電路的設計觀念
第二章 Verilog硬體描述語言簡介
第三章 Verilog的模組與架構
第四章能否用於電路合成的Verilog語法
第五章 Verilog的敘述
第六章 Verilog電路設計的基本觀念
第七章算術運算
第八章組合邏輯電路與簡易的算術邏輯運算
第九章循序邏輯電路
第十章有限狀態機器
第十一章進階設計概念
第十二章記憶體設計與應用
第十三章資料驗證電路
第十四章 Verilog 2001增強特色
第十五章 Verilog的檔案處理與除錯輔助功能
第十六章 User Defined Primitives
附錄Ａ Verilog的識別字（Keywords）

图书序言

ISBN：9789574999880
規格：平裝 / 576頁 / 17 x 23 x 2.8 cm / 普通級 / 單色印刷 / 11版
出版地：台灣

本書分類：專業/教科書/政府出版品> 電機資訊類> 電子

图书试读

序

　　Verilog語言是一種一般性的硬體描述語言，它的語法與C語言相似，易學易用，而且能夠允許在同一個模組中有不同層次的表示法共同存在，設計者可以在同一個模組中混合使用：電晶體層次(Transistor Model)、邏輯閘層次模型(Gate Level Model)、暫存器轉移層次(Register Transfer Level)，以及行為模型(Behavioral Model)等4種不同層次的表示法來描述所設計的電路。

　　有鑒於市面上本介紹Verilog硬體描述語言的書籍，一般都普遍將電路描述的目標放在不同層次的仿真機制，能夠作為仿真的Verilog電路描述並不能代表著就能通過邏輯合成的步驟；也就是說有些Verilog的語法是專門用來作為電路仿真之用的，並不適用於邏輯合成的，因而讓一些剛開始使用Verilog來設計數位電路的新手們感到困惑，也因此釀成了筆者編寫此書的動機。

　　本書是教導學習Verilog硬體描述語言的書籍，目的在於藉由學習Veri-log語言的過程中去瞭解硬體描述語言的設計概念，進而完成設計數位晶片的最終目標。筆者是由淺入深地介紹各種電路的設計方式，或是同一種功能的電路但使用不同的語法敘述來設計，並且也有在電路的運作效能及面積等方面作概略性地比較。

　　本書使用Verilog硬體描述語言來實作出來，每個電路模組都是電腦輔助設計工具ModelSim之下，完成了模組電路作編譯、合成、仿真以及驗證…等等步驟，所以本書的各個模組都是可以實作得出來的。

　　本書筆者花了很大的心思及時間著手編寫，除了當成自己手邊的參考書籍以外，更希望大家能夠馳騁於Verilog硬體描述語言的世界裡，設計出更多實用的晶片來。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

對於我們這些已經在產業界摸滾打爬有些年頭的工程師來說，找一本能真正提昇效率的參考書並不容易。很多新版的教材只是把舊的東西換個皮，新增一些跟最新工具鏈相關的瑣碎內容，但核心的設計原則卻沒有更新。然而，這本第十一版的內容給我的感覺是，它確實隨著產業的演進做了深度的修正和補充。特別是它對「測試平台（Testbench）」的建構，討論得非常詳盡且務實。書中提供的Testbench範例，已經遠遠超出了簡單的刺激生成，它深入探討了覆蓋率（Coverage）的建立和內嵌式測試（Self-checking mechanism）的設計，這些都是在專案驗證階段決定成敗的關鍵。我認為，這本書的作者群顯然是深諳驗證流程的專家，他們知道設計者在驗證時最頭痛的地方在哪裡。此外，書中關於跨時脈域設計（Clock Domain Crossing, CDC）的章節，處理得相當謹慎，沒有輕易給出「萬靈丹」，而是詳細分析了不同CDC結構的優缺點和潛在風險，這份嚴謹度，在其他書籍中非常罕見。這讓我重新審視了我過去在處理同步和異步介面時的一些慣性做法，的確有值得改進的地方。總體來說，這本書更像是一本高手之間的交流筆記，充滿了實戰經驗的沉澱。

评分☆☆☆☆☆

這本關於Verilog的書，從頭到尾都散發著一股扎實的工程氣息，不像市面上很多教材，光是理論堆砌，讓人讀了頭昏腦脹。它的編排非常有邏輯性，從最基礎的數位邏輯概念銜接到Verilog的語法結構，循序漸進得讓人很舒服。特別是對於初學者來說，這種由淺入深的引導非常關鍵，它不會一開始就丟給你一堆複雜的範例，而是先讓你熟悉基本元件的行為描述，再慢慢擴展到狀態機和匯流排結構。我印象最深的是它對模組化設計（Modularity）的強調，這在大型專案中簡直是救命稻草。作者似乎很懂得台灣工程師的實務需求，很多章節都在提醒我們，寫程式不只是讓模擬器跑過，更重要的是要考慮後端綜合（Synthesis）後的實際電路表現，這點對於想從學術界跨入業界的讀者來說，價值連城。書中的習題設計得也很巧妙，很多都不是單純的語法練習，而是模擬真實的電路設計挑戰，讓人必須動腦筋去優化結構，而不是死記硬背語法。總之，這本工具書在打底層面做得非常到位，讓人讀完後對整個數位IC設計流程有了一個清晰的藍圖，是值得反覆翻閱的參考手冊。

评分☆☆☆☆☆

這本Verilog書的排版設計，說實話，一開始讓我有點驚訝，它沒有走那種過度華麗、圖文並茂的風格，反而非常簡潔、聚焦。每一頁的版面分配都像是經過精密計算，程式碼區塊和文字解釋之間的留白恰到好處，閱讀起來絲毫不費力。尤其讓我讚賞的是，它對於複雜電路結構的圖示說明，雖然圖例不算多，但每一個圖都精確地對應到特定的Verilog語法或設計概念，幾乎不需要額外的猜測。這對於理解那些抽象的數位邏輯，例如有限狀態機（FSM）的狀態轉換圖，或是流水線（Pipelining）的階段劃分，提供了極大的視覺輔助。我發現，當我遇到一個新的設計挑戰時，我會習慣性地翻到書中對應的章節，那裡的描述總能很快地將我的思路拉回正確的軌道上。這本書的深度和廣度，讓人感覺它並非只是一本教學用書，它更像是一部涵蓋了多種設計風格的百科全書。即便是資深工程師，在面對一些邊緣案例或需要優化性能時，都能從中找到精闢的見解，這點是很多基礎教材無法比擬的。它成功地建立起理論與實作之間堅實的橋樑。

评分☆☆☆☆☆

說真的，這本《Verilog 硬體描述語言數位電路：設計實務（11版）》的厚度跟內容量，簡直可以當作一本工具箱來用。我手邊很多其他的參考書，大多停留在「會寫」的階段，但這本很不一樣，它很著重在「如何寫出好的、可綜合的、高效能的」Verilog程式碼。書中對於時序邏輯（Sequential Logic）的描述，簡直是神來之筆，特別是對鎖相迴路（PLL）或是簡單的鎖存器（Latch）的描述，不僅解釋了語法，更深層次地探討了設計者在撰寫時需要注意的慣用法（Idioms）和潛在的陷阱，例如競賽條件（Race Condition）的規避。我特別欣賞它對不同抽象層級的處理能力，從行為級（Behavioral）到暫存器傳輸級（RTL），甚至還隱約觸及到結構級（Gate-level）的應用，這種全方位的視野，在台灣的教學現場其實比較少見，多半是分科教學。它不像某些翻譯書那樣，譯文生硬拗口，這本的用詞非常貼近業界的習慣用語，讀起來沒有隔閡感。如果你是那種想把硬體當作軟體來優雅設計的人，這本書會給你很多啟發，讓你知道如何用更「硬體思維」的方式去思考程式結構，而不只是單純的指令序列。它提供的設計哲學，比單純的語法更有價值。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，Verilog的學習曲線，對很多理工科學生來說都是一道難題，尤其是在台灣的教育體制下，大家更傾向於先學C/C++等軟體語言，對硬體描述語言會有些抗拒。然而，這本《設計實務》之所以能讓我堅持讀完並強力推薦，是因為它用了極其「實用主義」的方式來引導我們。它不會一開始就跟你大談特談布林代數的抽象數學，而是直接切入「你要設計一個加法器？好，我們來看怎麼用Verilog描述它」。這種「先看到結果，再回推原理」的教學法，極大地降低了初學者的心理門檻。書中關於記憶體模組（Memory Block）和專用硬體加速器（Accelerator）設計的章節，提供了非常多實用範例，這些都是業界急需的技能。我特別喜歡它在解釋`always`區塊、`initial`區塊和不同類型延遲（Delay）的微妙差異時所使用的類比方式，非常接地氣，讓我一下子就明白了它們在模擬和合成環境下的行為差異。對於希望快速上手、能夠在短時間內產出可用的RTL程式碼的讀者而言，這本書無疑是CP值極高的一本聖經級參考書，它確保你不會在學習過程中迷失在語法的迷霧裡，而是直接聚焦在硬體的實現上。