數字邏輯（第2版）

目錄CONTENTS

第1章數字邏輯基礎1

1.1數制與編碼1

1.1.1數制1

1.1.2編碼4

1.2邏輯代數中的基本運算6

1.2.1邏輯變量和邏輯函數6

1.2.2基本邏輯運算7

1.3邏輯代數的基本規律9

1.3.1邏輯代數的基本定律9

1.3.2邏輯代數的基本規則10

1.4邏輯函數的化簡11

1.4.1邏輯函數的代數化簡法11

1.4.2卡諾圖12

1.4.3邏輯函數的卡諾圖化簡法14

1.5邏輯門電路16

1.5.1二極管邏輯門電路16

1.5.2晶體管非門17

1.5.3集成門電路18

小結25

習題25

第2章組合邏輯電路29

2.1組合邏輯電路分析29

2.2組合邏輯電路設計30

2.3組合邏輯電路中的競爭冒險32

2.3.1競爭冒險現象及其產生33

2.3.2檢查競爭冒險33

2.3.3消除競爭冒險的方法34

2.4常用的中規模組合邏輯標準器件34

2.4.1數據選擇器34

2.4.2譯碼器36

2.4.3編碼器39

2.4.4數據比較器42

2.4.5加法器44

小結46

習題47

第3章觸發器51

3.1基本RS觸發器51

3.1.1基本RS觸發器的結構和工作原理51

3.1.2基本RS觸發器的功能描述方法52

3.2鐘控觸發器54

3.2.1鐘控RS觸發器54

3.2.2鐘控D觸發器55

3.2.3鐘控JK觸發器56

3.2.4鐘控T觸發器57

3.2.5電平觸發方式的工作特性58

3.3主從JK觸發器59

3.3.1主從JK觸發器的基本結構59

3.3.2主從JK觸發器的工作原理60

3.4邊沿觸發器61

3.4.1邊沿JK觸發器61

3.4.2維持阻塞D觸發器62

3.5集成觸發器64

3.5.1集成D觸發器65

3.5.2集成JK觸發器66

3.6各類觸發器的相互轉換67

小結68

習題69

第4章時序邏輯電路73

4.1時序邏輯電路的特點73

4.2時序邏輯電路邏輯功能的描述方法75

4.2.1狀態轉移圖75

4.2.2狀態轉移表76

4.2.3時序圖76

4.3時序邏輯電路分析78

4.3.1時序邏輯電路的分析方法79

4.3.2同步時序邏輯電路的分析79

4.4寄存器84

4.4.1寄存器概述84

4.4.2鎖存器85

4.4.3移位寄存器85

4.5計數器90

4.5.1同步二進制計數器91

4.5.2可逆計數器93

4.5.3移位寄存器型計數器95

4.6脈沖分配器96

4.7序列信號發生器98

4.8同步時序邏輯電路的設計100

4.8.1設計方法與步驟100

4.8.2狀態轉移圖或狀態轉移表的形成101

4.8.3狀態化簡104

4.8.4狀態分配109

4.8.5確定激勵方程和輸出方程111

4.8.6畫邏輯電路圖，並檢查自啟動113

4.9異步計數器118

4.10中規模集成計數器的應用121

4.10.1同步中規模集成計數器121

4.10.2異步中規模集成計數器125

4.10.3中規模集成計數器構成任意進制計數器128

小結133

習題134

第5章可編程邏輯器件139

5.1可編程邏輯陣列139

5.2可編程陣列邏輯140

5.3復雜可編程邏輯器件142

5.3.1CPLD的基本結構142

5.3.2典型的CPLD芯片143

5.4現場可編程門陣列145

5.4.1FPGA的基本結構145

5.4.2FPGA的編程146

5.4.3典型的FPGA芯片147

5.5標準單元和定制芯片148

5.6可編程器件的設計流程148

5.7可編程器件工具軟件介紹150

5.7.1設計輸入152

5.7.2文件編譯156

5.7.3仿真158

5.7.4器件適配和編程文件下載165

小結166

習題166

第6章硬件描述語言VHDL167

6.1VHDL概述167

6.2VHDL設計文件的基本結構168

6.2.1初識VHDL168

6.2.2實體和結構體170

6.2.3配置172

6.2.4程序包和庫173

6.3對象、類型和屬性175

6.3.1對象175

6.3.2數據類型176

6.3.3VHDL的屬性179

6.4VHDL的功能描述方法180

6.4.1並行描述語句181

6.4.2順序描述語句186

6.5VHDL的結構描述方法189

6.6過程和函數191

6.7常用單元電路的設計實例196

6.7.1組合邏輯電路196

6.7.2時序邏輯電路198

小結202

習題202

第7章現代數字系統設計203

7.1數字系統的基本概念203

7.1.1數字系統與EDA技術203

7.1.2數字系統的描述方法204

7.2現代數字系統的設計方法207

7.2.1現代數字系統層次化結構207

7.2.2現代數字系統設計流程208

7.2.3電路設計方法208

7.3數字系統設計實例210

7.3.1實例一：  經典數學遊戲210

7.3.2實例二: 多功能拔河遊戲機218

7.3.3實例三: PS/2鍵盤接口控制器229

小結243

習題243

第8章數字電路的硬件安全問題244

8.1數字電路硬件安全問題的定義和分類244

8.1.1數字電路硬件安全問題的定義244

8.1.2數字電路硬件安全問題的分類245

8.2數字電路的硬件安全威脅246

8.2.1硬件木馬246

8.2.2側信道攻擊247

8.2.3故障註入攻擊248

8.2.4瞬態執行攻擊249

8.2.5物理攻擊250

8.3實例一： 高速緩存時間側信道攻擊252

8.3.1高速緩存252

8.3.2高速緩存時間側信道攻擊簡介252

8.3.3使用高速緩存時間側信道攻擊竊取私密數據253

8.3.4使用高速緩存時間側信道攻擊竊取加密程序密鑰255

8.4實例二： 低電壓故障註入攻擊257

8.4.1電路的時間約束257

8.4.2低電壓破壞電路的時間約束258

8.4.3低電壓故障註入攻擊過程259

8.4.4AES差分故障分析262

8.4.5RSA差分故障分析262

8.5數字電路的硬件安全技術265

8.5.1電路混淆265

8.5.2電路加密266

8.5.3物理不可克隆函數267

8.5.4隨機數發生器268

小結270

習題270

附錄A第二套掃描碼272

參考文獻274