VHDL数字设计与计算机设计基础

《世界有名计算机教材精选:VHDL数字设计与计算机设计基础》通过循序渐进的方式，由浅入深地将数字计算机设计的理论和方法展现给读者，并利用VHDL语言和可编程逻辑器件完成了一个很好基本的计算机设计。全书靠前～9章涵盖了设计计算机所需的基础理论、组合逻辑以及有限状态机的设计方法，靠前0章简述了基本的计算机体系结构，靠前1～17章详细介绍了VBC1（很好基本计算机1）的指令、模块和系统设计，靠前8章和靠前9章则在VBC1的基础之上，设计了更为复杂的VBC1—E。此外，《世界有名计算机教材精选:VHDL数字设计与计算机设计基础》的附录A～E详细介绍了读者学习《世界有名计算机教材精选:VHDL数字设计与计算机设计基础》时的设计实验，以及完成附录A的设计实验所需的仿真方法、管脚绑定、EASY1工具和将指令加载到存储器中的方法。

桑迪奇(Richard S.Sandige)，是加州圣路易斯奥比斯波的加州州立理工大学(Cal Poly)的荣誉教授。从1998年到2010年，他在Cal Poly计算机工程(CPE)组任教。他于1978年获得了得克萨斯农机大学电气工程博士学位，1969年获得了西弗吉尼亚大学电气工程硕士学士，1963年获得了西弗吉尼亚大学电气工程学士学位。1989年到1998年，他在怀俄明大学电气工程系任教。1979年到1989年，他在HP(惠普)公司工作，他所在的团队设计了惠普桌面计算机。1973年到1979年，他在得克萨斯农机大学工程技术系任教，同时攻读博士学位。1970年到1973年，他在西南弗吉尼亚州社区学院电子系任教。1969年到1970年，他在麦道的电子分公司Conductron Missouri，从事飞行模拟器的研发。1967年到1969年，他在西弗吉尼亚理工学院任教，并攻读硕士学位。在收到西弗吉尼亚大学空军后备警官培训团的空军少尉委任后，1963年到1966年，他在美国空军服役，致力于研究和开发洲际弹道导弹。在怀俄明大学工作时，他是IEEE教育专题杂志的助理编辑。Sandige博士在专业期刊上发表了超过20篇文章，并出版了四本教材和一本实验手册。
桑迪奇(Michael L.Sandige)，是从事与历史相关和感兴趣的游戏以及游戏技术研发相关的软件设计师和开发者。1990年，他获得科罗拉多大学Boulder’分校电气工程和计算机科学学士学位。作为一个独立的承包商，他开始从事游戏产业。1987年到1994年，他以主要的程序员开发几个项目。1994年，他为微软Windows这一个新兴的游戏平台开发游戏，共同创立了Cinematronics LLC。作为产品开发的副总裁，他研发游戏，而且随着公司的成长，他管理和指导工程师队伍。在此期问，他开发了很好流行的游戏之一，即Windows 95出厂自带的游戏“太空学员”弹球。Cinematr·onics成为一个成功的游戏开发工作室，Maxis(“模拟人生”的制造商)于1996年收购了它。1997年，作为研究和开发的副总裁，Michael Sandige加入了一个小的创业公司，即Eclipse娱乐公司。他从事游戏引擎架构设计、渲染技术开发，并帮助Eclipse娱乐公司的Genesis3d游戏引擎成为知名品牌产品。1999年，他加入收购Eclipse娱乐公司的Wild’Fangent公司，负责3D引擎团队，并研发了一个新的基于Web浏览器的技术，即Wild‘Fangent网络驱动器。他设计技术架构，且管理技术团队，以及协助开发一些使用该引擎的游戏。Michael已在Wild Fangent公司工作了十多年，协助公司面临不同的技术挑战，将其从游戏和技术开发商转换成游戏分销商；他目前担任首席工程师。Michael Sandige有超过20个游戏和其他出版的软件项目著作权。

第1章布尔代数、布尔函数、VHDL和门
1.1引言
1.2布尔代数基础
1.2，1维恩图
1.2.2布尔函数的黑盒子
1.2.3基本逻辑符号
1.2.4布尔代数公理
1.2.5布尔代数定理
1.2.6布尔代数定理的证明
1.3从真值表推导出布尔函数
1.3.1用函数的1值推导出布尔函数
1.3.2用函数的0值推导出布尔函数
1.3.3用最小项和最大项推导出布尔函数
1.4简单门函数的VHDL设计
1.4.1NOT函数的VHDL设计
1.4.2AND函数的VHDL设计
1.4.3OR函数的VHDL设计
1.4.4XOR函数的VHDL设计
1.4.5NAND函数的VHDL设计
1.4.6NOR函数的VHDL设计
1.4.7XNOR函数的VHDL设计
1.4.8BUFFER函数的VHDL设计
1.4.9用标准形式给出的任意布尔函数的VHDL设计
1.5有关逻辑门的更多内容
1.5.1等价门符号
1.5.2全功能门
1.5.3等价门电路
1.5.4门的简化描述名称
1.5.5门的国际逻辑符号
习题
第2章数制转换、码制和函数最简化
2.1引言
2.2数字电路与模拟电路
2.2.1人类心脏的数字化信号
2.2.2离散信号与连续信号
2.3二进制数制转换
2.3.1十进制数、二进制数、八进制数和十六进制数
2.3.2转换技术
2.4二进制码制
2.4.1小键盘和键盘的最少比特表示
2.4.2常见码制：BCD、ASCII以及其他
2.4.3二进制和反射格雷码之间的模2加法和转换
2.4.4七段码
2.4.5字母显示系统的VHDL设计
2.5卡诺图化简方法
2.5.1卡诺图资源管理器
2.5.2使用两变量卡诺图
2.5.3使用三变量卡诺图
2.5.4使用四变量卡诺图
2.5.5无关的输出
习题
第3章逻辑电路分析和设计简介
3.1引言
3.2集成电路器件
3.3分析和设计逻辑电路
3.3.1分析和设计继电器逻辑电路
3.3.2分析IC逻辑电路
3.3.3设计IC逻辑电路
3.4生成详细的原理图
3.5用与非／与非和或非／或非形式设计电路
3.6传输延时
3.7译码器
3.7.1用译码器和单个门设计逻辑电路
3.8多路选择器
3.8.1用多路选择器设计逻辑电路
3.9险象
3.9.1功能险象
3.9.2逻辑险象
习题
第4章用VHDL实现组合逻辑电路的设计
4.1引言
4.2VHDL
4.3库组成
4.4实体声明
4.5结构体声明
4.5.1数据流设计风格评价
4.5.2行为设计风格评价
4.5.3结构设计风格评价
4.6数据流设计风格
4.7行为设计风格
4.8结构设计风格
4.9用连线和总线实现
4.10VHDL设计实例
4.10.1用标量输入和输出设计
4.10.2用向量输入和输出设计
4.10.3通用VHDL架构
习题
第4章双稳态存储器件的VHDL设计
5.1引言
5.2S-R NOR锁存器分析
5.2.1简单的电灯开关
5.2.2S-R NOR锁存器的电路延迟模型
5.2.3S-R NOR锁存器的特性表
5.2.4S-R NOR锁存器的特征方程
5.2.5S-R NOR锁存器的PS／NS表
5.2.6S-R NOR锁存器的时序图
5.3S-R NAND锁存器分析
5.3.1S-R NAND锁存器电路延迟模型
5.3.2S-R NAND锁存器的特性表
5.3.3S-R NAND锁存器的特征方程
5.3.4S-R NAND锁存器的PS／NS表
5.3.5S-R NAND锁存器的时序图
5.4设计一个简单的时钟
5.5设计一个D锁存器
5.5.1门控S-R锁存器电路设计
5.5.2用S-R锁存器设计D锁存器电路
5.5.3利用D锁存器的特性表来设计D锁存器电路
5.5.4D锁存器的时序图
5.5.5用D锁存器构造一个时钟
5.5.6构造一个8比特的D锁存器
5.6设计D触发器电路
5.6.1设计主从型D触发器电路
5.6.2用S-R NAND设计D触发器
5.6.3上升沿触发的D触发器的时序图
习题
第6章用VHDL设计简单的有限状态机
6.1引言
6.2同步电路
6.3用VHDL构造一个D型触发器
6.4设计简单的同步电路
6.5用算法公式法设计计数器
6.6用算法公式法设计非传统计数器
6.7用算术法设计计数器
6.8分频（降低一个快时钟的频率）
6.9用PS／NS表格法设计计数器
6.10用PS／NS表格法设计非传统计数器
习题
第7章计算机电路
7.1引言
7.2三态输出与断开状态
7.3微型计算机系统的数据总线共享
7.4深入了解XOR和XNOR符号及功能
7.4.1奇函数和偶函数
7.4.2单比特错误检测系统
7.4.3比较器和大于电路
7.5加法器设计
7.5.1半加器模块的设计
7.5.2全加器模块的设计
7.6设计及使用行波进位加法器和减法器
7.7行波进位加法器的传播延迟时间
7.8设计超前进位加法器
7.9超前进位加法器的传播延迟时间
习题
第8章电路实现技术
8.1引言
8.2可编程逻辑器件
8.2.1可编程只读存储器（PROM）和查找表（LUT）
8.2.2可编程逻辑阵列（PLA）
8.2.3可编程阵列逻辑（PAL）或者通用阵列逻辑（GAL）
8.2.4使用PROM或者LUT进行电路设计
8.2.5使用PLA进行电路设计
8.2.6使用PAL或者GAL进行电路设计
8.3正逻辑规则和直接极性标志
8.3.1信号名称
8.3.2PLC和DPI系统的等效电路分析
8.4更多关于多路选择器和数据分路器的内容
8.4.1MUX树设计
8.4.2DMUX树设计
习题
……
第9章复杂有限状态机的VHDL设计
第10章基本的计算机体系结构
第11章VBC1的汇编语言编程
第12章设计输入输出电路
第13章设计指令存储器、加载程序计数器和去抖动电路
第14章设计多路显示系统
第15章设计指令译码器
第16章设计算术逻辑单元
第17章完成VBC1的设计
第18章VBC1-E的汇编语言编程
第19章设计VBC1-E的输入输出电路
第20章设计VBC1-E的数据存储器电路
第21章设计VBC1-E的算术、逻辑、移位、旋转和无条件跳转电路
第22章设计VBC1-E中手动载入时阻止程序执行的电路
第23章设计VBC1-E的扩展指令存储器
第24章设计VBC1-E的软件中断电路
第25章完成VBC1-E的设计
附录A实验案例
附录B用VHDL测试平台程序进行仿真
附录CFPGA管脚连接关系查询手册
附录DEASY1教程
附录E将指令加载到存储器中的三种方法