本书分四部分：一、数字逻辑和微处理器基础（基本的存储和通讯技术）。二、先进的计算机结构和逻辑设计，包括现代微处理器结构、逻辑设计方法、高性能存储器和网络技术以及可编程逻辑器件。三、实现完整数字系统所需要的关键模拟支持电路，包括集成电路元件、运算放大器、数模和模数转换电路和数据转换技术。四、在联系前三部分的基础上讨论实际的数字设计问题包括时钟分配，电源电压调节、信号完整性、可测性设计以及电路制造技术。各部分既相互联系，又相对独立。因此本书既可以按顺序阅读，又可以单独参考，书后并有附录列出丰富的参考资料，为进一步探索和实际设计提供方便。

现代高性能通信和嵌入式系统的蓬勃发展对于电子工程师和大学生的数字电路硬件设计技术提出了新的挑战和要求。为了使所设计的数字系统能成功地工作，设计人员不仅需要具备系统原理方面的基础知识，而且也需要在具体实现数字设计的专门知识方面有一个全面的理解和指导。本书作者Mark Balch是一位在美国硅谷长期从事高性能计算机网络硬件设计并积极参与工业标准制定的资深工程师，有丰富的实际工作经验，对数字设计有深刻理解。在作者的这些成功经验以及对数字系统设计与实现深刻理解的基础上，本书能帮助读者理解和探索数字系统的整体结构、定义数字系统的全定制设计要求、研究模块和元件相互问的密切联系、评估现有的设计部件和技术并帮助解决具体的设计问题。其中包括以微处理器为基础的数字系统设计、支持数字系统的模拟电路原理以及如何用基本的设计元件和最新的设计技术实现一个完整的数字系统。本书内容丰富、覆盖面广。正如书名声称的那样，这是一本名副其实，内容完整的数字系统设计教科书，也是一本任何时候都应用方便的电子设计实用参考书。

序

致谢

第1篇 数字基础

第1章：数字逻辑

1．1布尔逻辑

1．2布尔操作

1．3卡诺图

1．4二进制与十六进制

1．5二进制加法

1．6减法及负数

1．7乘法和除法

1．8触发器和锁存器

1．9同步逻辑

1．10同步时序分析

1．11时钟偏移

1．12时钟抖动

1．13逻辑模块

第2章：集成电路和7400逻辑系列

2．1集成电路

2．2集成电路封装

2．3 7400系列离散逻辑器件

2．4 7400系列在逻辑设计中的应用

2．5采用7400系列实现的同步逻辑设计

2．6 7400系列的常用参数

2．7数字集成电路的数据手册的说明

第3章：基本计算机结构

3．1数字计算机

3．2微处理器组成

3．3子程序和堆栈

3．4启动和中断

3．5一个8位计算机的设计实例

3．6地址分段

3．7直接存储器访问DMA

3．8微处理器总线扩展

3．9汇编语言和寻址模式

第4章：存储器

4．1存储器分类

五．2EPROM

4．3FLASH存储器

4．4EEPROM

4．5异步SRAM

4．6异步DRAM

4．7多端口存储器

4．8FIFO

第5章：串行通信

5．1串行和并行通信

5．2通用异步收发器UART

5．3 AsCII数据描述

5．4RS一232

5．5RS一422

5．6调制解调器和波特率

5．7网络拓扑

5．8网络数据格式

5．9RS一485

5．10一个简单的RS一485网络

5．11芯片问的串行通信

第6章：具有指导意义的微处理器和微型计算机组件

6．1进展

6．2 Motorola 6800微处理器系列

6．3 Intel 8051微控制器系列

6．4MICROCHIP PIC@微控制器系列

6．5 Intel 8086——16位微处理器系列

6．6MOTOROLA 68000——16／32位微处理器系列

第2篇 高级数字系统

第7章：先进的微处理器概念

7．1精简指令集RIsc和复杂指令集CISC

7．2高速缓存CACHE结构

7．3实际应用中的CACHE

7．4虚拟存储和存储管理单元

7．5超标量和超流水结构

7．6浮点算术

7．7数字信号处理器

7．8性能评测

第8章：高性能存储技术

8．1同步DRAM

8．2双倍速SDRAM

8．3同步SRAM

8．4DDR和QDR SRAM

8．5按内容寻址的存储器CAM

第9章：网络

9．1第一层和第二层协议

9．2第三层和第四层协议

9．3物理介质

9．4信道编码

9．5 8810B编码

9．6错误检测

9．7校验和

9．8循环冗余校验

9．9以太网

第10章：逻辑设计与有限状态机

10．1硬件描述语言HDL

10．2 CPU支持逻辑

10．3时钟域交叉

lO．4有限状态机

10．5有限状态机实现的总线控制

10．6有限状态机的优化

10．7流水线

第ll章：可编程逻辑器件

11．1定制和可编程逻辑

11．2GAL和PAL

11．3CPLD

11．4FPGA

第3篇 数字系统的模拟基础

第12章：电学基础

12．1基本电路

12．2环路和节点分析

12．3电阻等效

12．4电容

12．5电容的交流特性

12．6电感

12．7非理想RLc模型

12．8频域分析

12．9低通和高通滤波器

12．10带通和带阻滤波器

12．1l变压器

第13章：二极管和三极管

13．1二极管

13．2电源电路中的二极管

13．3数字应用中的二极管

13．4双极型三极管

13．5基于双极型晶体管实现的数字放大器

13．6基于双极型晶体管实现逻辑功能

13．7场效应晶体管

13．8功率FET和JFET

第14章：运算放大器

14．1理想运算放大器

14．2实际的运算放大器特性

14．3带宽限制

14．4输入电阻

14．5加法放大器电路

14．6有源滤波器

14．7比较器和滞回

第15章：数字系统的模拟接口

15．1模拟和数字领域的转换

15．2采样率和混淆

15．3ADC电路

15．4DAC电路

15．5数据转换系统中的滤波器

第4篇 数字系统设计实践

第16章：时钟分布

16．1石英振荡器和陶瓷共振器

16．2低偏移时钟缓冲器

16．3零延迟缓冲器：PLL

16．4频率合成

16．5延迟锁环

16．6源同步时钟控制

第17章：电压调节和电源分布

17．1电压调节基础

17．2热分析

17．3齐纳二极管和旁路稳压器

17．4晶体管和离散序列稳压器

17．5线性调节器

17．6开关调节器

17．7电源分布

17．8电学完整性

第18章：信号完整性

18．1传输线

18．2端接

18．3串扰

18．4电磁干扰

18．5接地和电磁兼容性

18．6静电泄放

第19章：成功设计

19．1实际技术

19．2印刷电路板

19．3手工布线电路

19．4微处理器复位

19．5可调试设计

19．6边界扫描

19．7诊断软件

19．8电路图输入和Spice

19．9测试设备

附录A 进一步教育