Digital Logic and Microprocessor Design with VHDL (Hardcover)
暫譯: 數位邏輯與微處理器設計(使用 VHDL)
Enoch O. Hwang
- 出版商: Thomson
- 出版日期: 2005-02-18
- 售價: $1,150
- 貴賓價: 9.8 折 $1,127
- 語言: 英文
- 頁數: 588
- 裝訂: Hardcover
- ISBN: 0534465935
- ISBN-13: 9780534465933
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商品描述
Description:
This book will teach students how to design digital logic circuits, specifically combinational and sequential circuits. Students will learn how to put these two types of circuits together to form dedicated and general-purpose microprocessors. This book is unique in that it combines the use of logic principles and the building of individual components to create data paths and control units, and finally the building of real dedicated custom microprocessors and general-purpose microprocessors. After understanding the material in the book, students will be able to design simple microprocessors and implement them in real hardware.
Table of Contents:
Chapter 1. Designing Microprocessors
1.1 Overview of a Microprocessor
1.2 Design Abstraction Levels
1.3 Examples of a 2-to-1 Multiplexer
1.4 Introduction to VHDL
1.5 Synthesis
1.6 Going Forward
1.7 Summary Checklist
1.8 Problems
Chapter 2. Digital Circuits
2.1 Binary Numbers
2.2 Binary Switch
2.3 Basic Logic Operators and Logic Expressions
2.4 Truth Tables
2.5 Boolean Algebra and Boolean Function
2.6 Minterms and Maxterms
2.7 Canonical, Standard, and non-Standard Forms
2.8 Logic Gates and Circuit Diagrams
2.9 Example: Designing a Car Security System
2.10 VHDL for Digital Circuits
2.11 Summary Checklist
2.12 Problems
Chapter 3. Combinational Circuits
3.1 Analysis of Combinational Circuits
3.2 Synthesis of Combinational Circuits
3.3 * Technology Mapping
3.4 Minimization of Combinational Circuits
3.5 * Timing Hazards and Glitches
3.6 7-Segment Decoder Example
3.7 VHDL for Combinational Circuits
3.8 Summary Checklist
3.9 Problems
Chapter 4. Standard Combinational Components
4.1 Signal Naming Conventions
4.2 Adder
4.3 Two?s Complement Binary Numbers
4.4 Subtractor
4.5 Adder-Subtractor Combination
4.6 Arithmetic Logic Unit
4.7 Decoder
4.8 Encoder
4.9 Multiplexer
4.10 Tri-state Buffer
4.11 Comparator
4.12 Shifter-Rotator
4.13 Multiplier
4.14 Summary Checklist
4.15 Problems
Chapter 5. * Implementation Technologies
5.1 Physical Abstraction
5.2 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET)
5.3 CMOS Logic
5.4 CMOS Circuits
5.5 Analysis of CMOS Circuits
5.6 Using ROMs to Implement a Function
5.7 Using PLAs to Implement a Function
5.8 Using PALs to Implement a Function
5.9 Complex Programmable Logic Device (CPLD)
5.10 Field-Programmable Gate Array (FPGA)
5.11 Summary Checklist
5.12 Problems
Chapter 6. Latches and Flip-Flops
6.1 Bistable Element
6.2 SR Latch
6.3 SR Latch with Enable
6.4 D Latch
6.5 D Latch with Enable
6.6 Clock
6.7 D Flip-Flop
6.8 D Flip-Flop with Enable
6.9 Asynchronous Inputs
6.10 Description of a Flip-Flop
6.11 Timing Issues
6.12 Example: Car Security System ? Version 2
6.13 VHDL for Latches and Flip-Flops
6.14 * Flip-Flop Types
6.15 Summary Checklist
6.16 Problems
Chapter 7. Sequential Circuits
7.1 Finite-State-Machine (FSM) Model
7.2 State Diagrams
7.3 Analysis of Sequential Circuits
7.4 Synthesis of Sequential Circuits
7.5 Unused State Encodings and the Encoding of States
7.6 Example: Car Security System ? Version 3
7.7 VHDL for Sequential Circuits
7.8 * Optimization for Sequential Circuits
7.9 Summary Checklist
7.10 Problems
Chapter 8. Standard Sequential Components
8.1 Registers
8.2 Shift Registers
8.3 Counters
8.4 Register Files
8.5 Static Random Access Memory
8.6 * Larger Memories
8.6.1 More Memory Locations
8.7 Summary Checklist
8.8 Problems
Chapter 9. Datapaths
9.1 General Datapath
9.2 Using a General Datapath
9.3 Timing Issues
9.4 A More Complex General Datapath
9.5 Dedicated Datapath
9.6 Designing Dedicated Datapaths
9.7 Using a Dedicated Datapath
9.8 VHDL for Datapaths
9.9 Summary Checklist
9.10 Problems
Chapter 10. Control Units
10.1 Constructing the Control Unit
10.2 Examples
10.3 Generating Status Signals
10.4 Timing Issues
10.5 Standalone Controllers
10.6 * ASM Charts and State Action Tables
10.7 VHDL for Control Units
10.8 Summary Checklist
10.9 Problems
Chapter 11. Dedicated Microprocessors
11.1 Manual Construction of a Dedicated Microprocessor
11.2 Examples
11.3 VHDL for Dedicated Microprocessors
11.4 Summary Checklist
11.5 Problems
Chapter 12. General-Purpose Microprocessors
12.1 Overview of the CPU Design
12.2 The EC-1 General-Purpose Microprocessor
12.3 The EC-2 General-Purpose Microprocessor
12.4 VHDL for General-Purpose Microprocessors
12.5 Summary Checklist
12.6 Problems
Appendix A. Schematic Entry Tutorial 1
A.1 Getting Started
A.2 Using the Graphic Editor
A.3 Specifying the Top-Level File and Project
A.4 Synthesis for Functional Simulation
A.5 Circuit Simulation
A.6 Creating and Using the Logic Symbol
Appendix B. VHDL Entry Tutorial 2
B.1 Getting Started
B.2 Synthesis for Functional Simulation
B.3 Circuit Simulation
Appendix C. UP2 Programming Tutorial 3
C.1 Getting Started
C.2 Synthesis for Programming the PLD
C.3 Circuit Simulation
C.4 Using the Floorplan Editor
C.5 Fitting the Netlist and Pins to the PLD
C.6 H ardware Setup
C.7 Programming the PLD
C.8 Testing the Hardware
C.9 MAX7000S EPM7128SLC84-7 Summary
C.10 FLEX10K EPF10K70RC240-4 Summary
Appendix D. VHDL Summary
D.1 Basic Language Elements
D.2 Dataflow Model Concurrent Statements
D.3 Behavioral Model Sequential Statements
D.4 Structural Model Statements
D.5 Conversion Routines
商品描述(中文翻譯)
描述:
本書將教導學生如何設計數位邏輯電路,特別是組合電路和時序電路。學生將學習如何將這兩種類型的電路結合在一起,形成專用和通用微處理器。本書的獨特之處在於它結合了邏輯原則的使用和單個元件的構建,以創建數據通路和控制單元,最終構建真正的專用定制微處理器和通用微處理器。在理解本書的內容後,學生將能夠設計簡單的微處理器並在實際硬體中實現它們。
目錄:
第1章 微處理器設計
1.1 微處理器概述
1.2 設計抽象層次
1.3 2對1多路選擇器的例子
1.4 VHDL簡介
1.5 合成
1.6 前進的方向
1.7 總結檢查表
1.8 問題
第2章 數位電路
2.1 二進位數
2.2 二進位開關
2.3 基本邏輯運算子和邏輯表達式
2.4 真值表
2.5 布爾代數和布爾函數
2.6 最小項和最大項
2.7 標準型、典型型和非標準型
2.8 邏輯閘和電路圖
2.9 例子:設計汽車安全系統
2.10 數位電路的VHDL
2.11 總結檢查表
2.12 問題
第3章 組合電路
3.1 組合電路的分析
3.2 組合電路的合成
3.3 * 技術映射
3.4 組合電路的最小化
3.5 * 時序危害和毛刺
3.6 7段解碼器範例
3.7 組合電路的VHDL
3.8 總結檢查表
3.9 問題
第4章 標準組合元件
4.1 信號命名慣例
4.2 加法器
4.3 二的補數二進位數
4.4 減法器
4.5 加減法器組合
4.6 算術邏輯單元
4.7 解碼器
4.8 編碼器
4.9 多路選擇器
4.10 三態緩衝器
4.11 比較器
4.12 移位器-旋轉器
4.13 乘法器
4.14 總結檢查表
4.15 問題
第5章 * 實現技術
5.1 物理抽象
5.2 金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)
5.3 CMOS邏輯
5.4 CMOS電路
5.5 CMOS電路的分析
5.6 使用ROM實現功能
5.7 使用PLA實現功能
5.8 使用PAL實現功能
5.9 複雜可編程邏輯裝置 (CPLD)
5.10 現場可編程閘陣列 (FPGA)
5.11 總結檢查表
5.12 問題
第6章 鎖存器和觸發器
6.1 雙穩態元件
6.2 SR鎖存器
6.3 帶使能的SR鎖存器
6.4 D鎖存器
6.5 帶使能的D鎖存器
6.6 時鐘
6.7 D觸發器
6.8 帶使能的D觸發器
6.9 非同步輸入
6.10 觸發器的描述
6.11 時序問題
6.12 例子:汽車安全系統 - 版本2
6.13 鎖存器和觸發器的VHDL
6.14 * 觸發器類型
6.15 總結檢查表
6.16 問題
第7章 時序電路
7.1 有限狀態機 (FSM) 模型
7.2 狀態圖
7.3 時序電路的分析
7.4 時序電路的合成
7.5 未使用的狀態編碼和狀態的編碼
7.6 例子:汽車安全系統 - 版本3
7.7 時序電路的VHDL
7.8 * 時序電路的優化
7.9 總結檢查表
7.10 問題
第8章 標準時序元件
8.1 寄存器
8.2 移位寄存器
8.3 計數器
8.4 寄存器檔
8.5 靜態隨機存取記憶體
8.6 * 更大的記憶體
8.6.1 更多的記憶體位置
8.7 總結檢查表
8.8 問題
第9章 數據通路
9.1 一般數據通路
9.2 使用一般數據通路
9.3 時序問題
9.4 更複雜的一般數據通路
9.5 專用數據通路
9.6 設計專用數據通路
9.7 使用專用數據通路
9.8 數據通路的VHDL
9.9 總結檢查表
9.10 問題
第10章 控制單元
10.1 構建控制單元
10.2 例子
10.3 生成狀態信號
10.4 時序問題
10.5 獨立控制器
10.6 * ASM圖和狀態行動表
10.7 控制單元的VHDL
10.8 總結檢查表
10.9 問題
第11章 專用微處理器
11.1 專用微處理器的手動構建
11.2 例子
11.3 專用微處理器的VHDL
11.4 總結檢查表
11.5 問題
第12章 通用微處理器
12.1 CPU設計概述
12.2 EC-1通用微處理器
12.3 EC-2通用微處理器
12.4 通用微處理器的VHDL
12.5 總結檢查表
12.6 問題
附錄A. 原理圖輸入教程1
A.1 開始
A.2 使用圖形編輯器
A.3 指定頂層檔案和專案
A.4 功能模擬的合成
A.5 電路模擬
A.6 創建和使用邏輯符號
附錄B. VHDL輸入教程2
B.1 開始
B.2 功能模擬的合成
B.3 電路模擬
附錄C. UP2編程教程3
C.1 開始
C.2 用於編程PLD的合成
C.3 電路模擬
C.4 使用平面圖編輯器
C.5 將網路清單和引腳適配到PLD
C.6 硬體設置
C.7 編程PLD
C.8 測試硬體
C.9 MAX7000S EPM7128SLC84-7 總結
C.10 FLEX10K EPF10K70RC240-4 總結
附錄D. VHDL總結
D.1 基本語言元素
D.2 數據流模型的並行語句
D.3 行為模型的順序語句
D.4 結構模型的語句
D.5 轉換例程