本书共有7章。第1章介绍数制系统概论及其编码。第2章介绍布尔代数基础。第3章介绍组合逻辑电路。第4章介绍同步时序逻辑电路。第5章介绍异步时序逻辑电路。第6章介绍可编程逻辑器件。第7章介绍数字系统设计。
数字逻辑
第2版
周德仿 胡家宝 主编
陈建军 王 莹 胡 莹 参编
本书根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》的精神编写而成。
本书特点
本书系统地论述了数字逻辑电路分析和设计的基本理论与基本方法，主要包含数字逻辑使用的布尔代数，组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计的基本理论与基本方法，重点介绍了数字系统中数字的逻辑运算和时序逻辑。
本书结合作者的研究和教学实践，用通俗易懂的语言深入浅出地介绍有关概念、原理和方法，精练讲述内容，精选例题和习题，帮助读者掌握逻辑电路的分析和设计方法。
本书为教师提供教学课件、实验题目及其解答、课程设计题目及其解答，有需要者请登录华章网站（www.hzbook.com）下载。
“数字逻辑”是研究数字逻辑电路分析和设计的学科。它是计算机科学与技术专业的一门专业基础课程，也是其核心课程之一。随着微电子技术和信息技术的不断发展，数字逻辑电路的分析与设计以及可编程逻辑器件都有了很大的进展，它们为数字逻辑电路的知识体系增添了新的内容和活力。作者结合教学实践，将数字逻辑同该领域的新技术相结合，系统地介绍数字逻辑的理论与方法。本书的总体思路考虑如下：
1）保证基本理论的完整性。注重数字逻辑中的基本理论、基本技术和基本内容，以帮助读者掌握逻辑电路设计的基础理论和方法。
2）贯彻理论联系实际的原则。在注重理论论述的基础上，结合作者的研究和教学实践，精练讲述内容，精选例题和习题，帮助读者掌握逻辑电路的分析和设计方法。
3）在保证课程大纲内容的前提下，对有关概念、原理、方法的阐述力求准确、精练。在写作风格上力求通俗易懂，语言朴实，深入浅出。
4）内容上采用数字逻辑概论、布尔代数、组合逻辑电路、同步时序逻辑电路、异步时序逻辑电路、可编程逻辑器件、数字系统设计基础的编排顺序。如果需要可以把可编程逻辑器件移到组合逻辑电路后面讲授。
为了适应逻辑电路分析和设计新技术发展的需求，在附录中增加了硬件描述语言和MAX+PLUSⅡ软件的内容，用于数字逻辑的实验教学或者课程设计，从而进一步拓展“数字逻辑”课程的分析和设计方法，使读者掌握逻辑电路设计的新技术。
本书共分为7章。第1章介绍数字逻辑概论，主要包括数制及数制转换、有符号二进制数的编码表示和二进制编码。第2章介绍布尔代数，主要包括逻辑代数基础，逻辑函数的概念，逻辑代数的公理、定理和规则，逻辑函数的标准形式和逻辑函数的化简。第3章介绍组合逻辑电路，主要包括组合逻辑电路的基本概念、组合逻辑电路的分析、组合逻辑电路的设计、含有无关最小项的组合逻辑电路的设计、逻辑函数中的反变量的处理、组合逻辑电路的险象和常用组合逻辑集成电路。第4章介绍同步时序逻辑电路，主要包括时序逻辑电路的结构模型与分类、同步时序逻辑电路的结构模型、同步时序逻辑电路的分析和设计方法和集成计数器。第5章介绍异步时序逻辑电路，主要包括异步时序逻辑电路的结构模型、脉冲异步时序逻辑电路分析和设计、电平异步时序逻辑电路分析和设计。第6章介绍可编程逻辑器件，主要包括可编程只读存储器、采用ROM阵列图设计数字逻辑电路、可编程逻辑阵列PLA、PAL、GAL、在系统可编程技术和器件。第7章介绍数字系统设计基础，主要包括数字系统基本概念，数字系统设计的一般过程，数字系统设计工具和实现方法，数据子系统和控制子系统的设计方法。
附录A给出了美国信息交换标准码（ASCII码）。
附录B介绍VHDL语言的基本语句和VHDL语言描述数字逻辑电路的例子，以便读者能够初步使用VHDL硬件描述语言。
附录C介绍MAX+PLUSⅡ软件，给出了两个实例说明使用MAX+PLUSⅡ软件设计和分析逻辑电路的方法。
附录B与附录C结合起来，就可以使用VHDL语言编写组合逻辑电路和时序逻辑电路的VHDL程序，并对组合逻辑电路和时序逻辑电路进行仿真，实现组合逻辑电路和时序逻辑电路的功能，不需要用门电路和触发器连接组合逻辑电路和时序逻辑电路。这样能够对组合逻辑电路和时序逻辑电路的学习有更深入的认识。另外，结合实验课和课程设计，设计实际的组合逻辑电路和时序逻辑电路，就能够达到理论与实践相结合的目的。
本书由周德仿、胡家宝主编，陈建军、王莹、胡莹参编。其中第1章、第2章由王莹编写，第3章由陈建军编写，第4章由周德仿编写，第5章、第6章、第7章由胡家宝编写。本书中的逻辑电路图由胡莹绘制。
为了方便教学，本书使用PowerPoint制作了“数字逻辑”课件，供教师在多媒体教学环境中使用。该课件可以在华章网站www.hzbook.com下载。另外，我们还使用Web技术制作了多媒体教学软件，可满足在局域网和Internet中进行“数字逻辑”教学的需要。
由于作者水平有限，书中疏漏和错误之处在所难免，恳请广大读者指正。
编者
2011年10月于武汉理工大学
计算机\硬件
本书根据2009年7月教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》编著。
本书特点：
本书系统地论述了数字逻辑电路分析和设计的基本理论与基本方法，主要包含数字逻辑使用的布尔代数，组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计的基本理论与基本方法，重点介绍了数字系统中数字的逻辑运算和时序逻辑。
本书结合作者的研究和教学实践，用通俗易懂的语言深入浅出地介绍有关概念、原理和方法，精练讲述内容，精选例题和习题，帮助读者掌握逻辑电路的分析和设计方法。
本书为教师提供教学课件、实验题目及其解答、课程设计题目及其解答，有需要者请登录华章网站（www.hzbook.com）下载。
我国高等学校计算机专业建立于20世纪50年代。经过近60年的迅速发展，经历了从精英化教育到大众化教育的发展阶段，目前在校生多达40余万人，已成为我国规模最大的理工科专业，为国家建设培养了大批信息技术人才。2006年，教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会发布了《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》（以下简称《规范》），提出了以“按培养规格分类”为核心思想的专业发展建议，把计算机专业人才划分为研究型、工程型、应用型三种不同类型。在《规范》的方针指导下，培养合格的计算机本科人才。
教育包括知识、能力、素质三个方面。知识是基础、载体和表现形式，能力是技能化的知识及其综合体现，素质是知识和能力的升华。专业教育不仅要重视知识的传授，更应突出专业能力的培养，实施能力导向的教育。如何以知识为载体实现能力的培养和素质的提高，特别是实现专业能力和素质的提高是非常重要的。对计算机专业本科教育而言，要想实现能力导向的教育，首先要分析专业能力的构成并考虑如何将其培养落实到教学实践中。为此，教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委会开展了计算机科学与技术专业人才专业能力（简称为计算机专业能力）的培养研究。该项研究明确计算机专业本科人才应具有的四大基本能力--计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力，并将这四大基本能力分解为82个能力点，探讨如何面对不同类型学生的教育需求，在教学活动中进行落实。
针对计算机应用型人才的培养，由于其培养数量巨大、社会需求广泛和多样化，所以培养应用型人才的专业能力在具体教学实践上有其自身的特点。计算机应用型人才的培养目标是为国家、企事业信息系统的建设与运行培养信息化技术型人才。本类型人才应能承担信息化建设的核心任务，掌握各种计算机软、硬件系统的性能，善于进行系统的集成和配置，有能力管理和维护复杂信息系统的运行，研究如何实现服务及方便有效地利用系统进行计算等。计算机应用型人才的培养凸显了职业特征，使企业与学校的合作更加紧密，部分课程设置凸显能力培养特征，教学模式也呈现了职业化趋势。
为体现研究成果在教学活动中的实现，我们根据《高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》和计算机应用型人才培养的特点和社会需求出版了这套教材。本套教材面向高等院校计算机应用型人才培养从知识传授向能力培养转型的需求，在内容的选择、体系安排和教学方法按照专业能力培养和职业特征的需要进行了探索和诠释。
本套教材在体系结构上，遵从公共基础课程平台、专业核心课程平台、专业选修课程平台、方向课程平台和基本素质课程平台的体系。专业核心课程主要有程序设计基础、离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统原理、计算机网络原理、数据库系统原理、编译原理等课程。方向课程分为计算机网络、软件工程、信息系统、程序设计、电子商务、嵌入式系统、多媒体技术和计算机硬件等方向。在教材编写上，汇集作者才智，重点突出对计算机应用能力和应用技术的培养。
本套丛书的出版是在配合计算机应用型人才专业能力的培养和落实方面的初步尝试，在教材组织和编写上还会有许多不足和缺陷，需要进一步完善，我们衷心希望本套教材的出版能起到抛砖引玉的作用，也希望广大教育工作者加入到计算机应用型人才能力培养的研究和实践中来，并对相关的教材建设提出自己的宝贵意见。
丛书主编
陈明
出版者的话
丛书序言
丛书编委会
前言
教学建议
第1章 数字逻辑概论1
1.1 概述1
1.1.1 数字系统的发展简史1
1.1.2 数字系统2
1.1.3 模拟信号的数字化处理4
1.2 数制系统5
1.2.1 数制的基本概念5
1.2.2 进位计数制6
1.2.3 数制转换7
1.2.4 二进制算术运算10
1.2.5 十六进制算术运算11
1.3 有符号二进制数的编码表示11
1.3.1 原码12
1.3.2 反码12
1.3.3 补码14
1.3.4 使用补码进行二进制算术运算15
1.4 二进制编码16
1.4.1 自然二进制编码的十进制17
1.4.2 （加权、自补）二进制编码17
1.4.3 余3 BCD码18
1.4.4 奇偶校验码18
1.4.5 格雷码19
1.4.6 汉明校验码21
1.4.7 字符编码23
1.5 本章小结23
1.6 习题23
第2章 布尔代数25
2.1 逻辑代数基础25
2.1.1 逻辑代数的基本概念25
2.1.2 基本逻辑运算26
2.1.3 IEEE逻辑符号28
2.1.4 逻辑代数的公理、定理和规则28
2.2 逻辑函数32
2.2.1 逻辑函数表达式的基本形式32
2.2.2 逻辑函数的标准形式33
2.2.3 逻辑函数表达式的转换34
2.3 逻辑函数的化简35
2.3.1 代数化简法36
2.3.2 卡诺图化简法37
2.4 本章小结43
2.5 习题43
第3章 组合逻辑电路45
3.1 逻辑门电路45
3.1.1 逻辑电平与正、负逻辑45
3.1.2 半导体器件的开关特性46
3.1.3 TTL与非逻辑门48
3.1.4 集电极开路输出门（OC门）和三态输出门（TS门）51
3.2 组合逻辑电路的基本概念53
3.3 组合逻辑电路的分析53
3.3.1 组合逻辑电路的分析方法53
3.3.2 组合逻辑电路的分析举例54
3.4 组合逻辑电路的设计56
3.4.1 组合逻辑电路的设计方法56
3.4.2 组合逻辑电路设计举例56
3.4.3 含有无关最小项的组合逻辑电路的设计58
3.4.4 逻辑函数中反变量的处理62
3.4.5 组合逻辑电路的险象62
3.5 常用组合逻辑集成电路67
3.5.1 译码器67
3.5.2 编码器73
3.5.3 数据选择器76
3.5.4 数据分配器78
3.5.5 加法器79
3.6 本章小结82
3.7 习题83
第4章 同步时序逻辑电路85
4.1 时序逻辑电路的结构模型与分类85
4.1.1 结构模型85
4.1.2 时序逻辑电路的分类85
4.1.3 同步时序逻辑电路的结构模型86
4.1.4 同步时序逻辑电路的描述方法86
4.2 触发器88
4.2.1 R-S触发器88
4.2.2 D触发器91
4.2.3 J-K触发器92
4.2.4 T触发器94
4.3 同步时序逻辑电路的分析94
4.3.1 同步时序逻辑电路的分析方法94
4.3.2 同步时序逻辑电路的分析举例95
4.4 同步时序逻辑电路的设计100
4.4.1 建立原始状态图和状态表100
4.4.2 状态化简103
4.4.3 状态编码110
4.4.4 确定激励函数和输出函数112
4.4.5 同步时序逻辑电路设计举例113
4.5 常用中大规模时序逻辑功能电路117
4.5.1 集成计数器117
4.5.2 集成寄存器119
4.6 本章小结121
4.7 习题122
第5章 异步时序逻辑电路126
5.1 异步时序逻辑电路的结构模型126
5.2 脉冲异步时序逻辑电路分析和设计127
5.2.1 脉冲异步时序逻辑电路的分析127
5.2.2 脉冲异步时序逻辑电路的设计130
5.3 电平异步时序逻辑电路134
5.3.1 电平异步时序逻辑电路的分析136
5.3.2 电平异步时序逻辑电路的竞争现象137
5.3.3 电平异步时序逻辑电路的设计138
5.3.4 电平异步时序逻辑电路设计举例146
5.4 本章小结149
5.5 习题150
第6章 可编程逻辑器件153
6.1 可编程只读存储器153
6.1.1 半导体存储器的概念153
6.1.2 采用ROM阵列图设计组合逻辑电路155
6.2 可编程逻辑阵列156
6.3 可编程阵列逻辑160
6.4 通用阵列逻辑162
6.4.1 输出逻辑宏单元164
6.4.2 结构控制字165
6.4.3 行地址布局167
6.5 在系统可编程技术168
6.5.1 可编程逻辑器件的器件设计方法168
6.5.2 MAX7000S/E可编程逻辑器件170
6.6 本章小结175
6.7 习题175
第7章 数字系统设计基础176
7.1 数字系统概述176
7.1.1 数字系统基本概念176
7.1.2 数字系统设计的一般过程177
7.1.3 数字系统设计工具179
7.1.4 数字系统的实现方法179
7.2 数据子系统设计180
7.2.1 数据子系统功能180
7.2.2 数据子系统的实现方法180
7.3 控制子系统设计181
7.3.1 控制子系统基本概念181
7.3.2 算法状态机181
7.3.3 小型控制器的设计185
7.3.4 微程序控制器的设计187
7.4 本章小结188
7.5 习题188
附录A 美国信息交换标准码(ASCII码)189
附录B VHDL硬件描述语言190
附录C 可编程逻辑器件软件MAX+PLUS Ⅱ214
参考文献228
