图书目录

Preface  xiii

Acknowledgments  xix

PART 1  Digital Fundamentals

Chapter I Digital Logic

1.1  Boolean Logic / 3

1.2  Boolean Manipulation / 7

1.3  The Karnaugh map ! 8

1.4  Binary and Hexadecimal Numbering / I0

1.5  Binary Addition ! 14

1.6  Subtraction and Negative Numbers / 15

1.7  Multiplication and Division / 17

1.8  Flip-Flops and Latches / 18

1.9  Synchronous Logic / 21

1.10 Synchronous Timing Analysis / 23

1.11 ClockSkew / 25

1.12 Clock Jitter / 27

1.13 Derived Logical Building Blocks / 28

Chapter 2 Integrated Circuits and the 7400 Logic Families

2.1  The Integrated Circuit / 33

2.2  IC Packaging ! 38

2.3  The 7400-Series Discrete Logic Family / 41

2.4  Applying the 7400 Family to Logic Design / 43

2.5  Synchronous Logic Design with the 7400 Family / 45

2.6  Common Variants of the 7400 Family / 50

2.7  Interpreting a Digital IC Data Sheet / 51

Chapter 3 Basic Computer Architecture

3.1  The Digital Computer / 56

3.2  Microprocessor Internals / 58

3.3  Subroutines and the Stack ! 60

3.4  Reset and Interrupts / 62

3.5  Implementation of an Eight-Bit Computer / 63

3.6  Address Banking / 67

3.7  Direct Memory Access / 68

3.8  Extending the Microprocessor Bus / 70

3.9  Assembly Language and Addressing Modes / 72

Chapter 4 Memory

4.1  Memory Classifications / 77

4.2  EPROM / 79

4.3  Flash Memory i 81

4.4  EEPROM / 85

4.5  Asynchronous SRAM / 86

4.6  Asynchronous DRAM / 88

4.7  Multiport Memory / 92

4.8  The FIFO / 94

Chapter 5 Serial Communications

5.1  Serial vs. Parallel Communication / 98

5.2  The UART / 99

5.3  ASCII Data Representation / 102

5.4  RS-232 / 102

5.5  RS-422 / 107

5.6  Modems and Baud Rate / 108

5.7  Network Topologies / 109

5.8  Network Data Formats / 110

5.9  RS-485 / 112

5.10 A Simple RS-485 Network / 114

5.11 Interchip Serial Communications / 117

Chapter 6 Instructive Microprocessors and Microcomputer Elements

6.1  Evolution / 121

6.2  Motorola 6800 Eight-bit Microprocessor Family / 122

6.3  Intel 8051 Microcontroller Family / 125

6.4  Microchip PIC Microcontroller Family / 131

6.5  Intel 8086 16-Bit Microprocessor Family / 134

6.6  Motorola 68000 16/32-Bit Microprocessor Family / 139

PART 2  Advanced Digital Systems

Chapter 7 Advanced Microprocessor Concepts

7.1  RISC and CISC / 145

7.2  Cache Structures / 149

7.3  Caches in Practice / 154

7.4  Virtual Memory and the MMU / 158

7.5  Superpipelined and Superscalar Architectures / 161

7.6  Floating-Point Arithmetic / 165

7.7  Digital Signal Processors / 167

7.8  Performance Metrics / 169

Chapter 8 High-Performance Memory Technologies

8.1  Synchronous DRAM / 173

8.2  Double Data Rate SDRAM / 179

8.3  Synchronous SRAM / 182

8.4  DDR and QDR SRAM / 185

8.5  Content Addressable Memory / 188

Chapter 9 Networking

9.1  Protocol Layers One and Two / 193

9.2  Protocol Layers Three and Four / 194

9.3  Physical Media / 197

9.4  Channel Coding / 198

9.5  8B10B Coding ! 203

9.6  Error Detection / 207

9.7  Checksum / 208

9.8  Cyclic Redundancy Check / 209

9.9  Ethernet / 215

Chapter 10 Logic Design and Finite State Machines

10.1 Hardware Description Languages / 221

10.2 CPU Support Logic / 227

10.3 Clock Domain Crossing / 233

10.4 Finite State Machines / 237

10.5 FSM Bus Control / 239

10.6 FSM Optimization / 243

10.7 Pipelining / 245

Chapter 11 Programmable Logic Devices

11.1 Custom and Programmable Logic / 249

11.2 GALs and PALs / 252

11.3 CPLDs / 255

11.4 FPGAs / 257

PART 3  Analog Basics for Digital Systems

Chapter 12 Electrical Fundamentals

12.1  Basic Circuits / 267

12.2  Loop and Node Analysis / 268

12.3  Resistance Combination / 271

12.4  Capacitors / 272

12.5  Capacitors as AC Elements / 274

12.6  Inductors / 276

12.7  Nonideal RLC Models / 276

12.8  Frequency Domain Analysis / 279

12.9  Lowpass and Highpass Filters / 283

12.10 Transformers / 288

Chapter 13 Diodes and Transistors

13.1 Diodes / 293

13.2 Power Circuits with Diodes / 296

13.3 Diodes in Digital Applications / 298

13.4 Bipolar Junction Transistors / 300

13.5 Digital Amplification with the BJT / 301

13.6 Logic Functions with the BJT / 304

13.7 Field-Effect Transistors / 306

13.8 Power FETs and JFETs / 309

Chapter 14 Operational Amplifiers

14.1 The Ideal Op-amp / 311

14.2 Characteristics of Real Op-amps / 316

14.3 Bandwidth Limitations / 324

14.4 Input Resistance / 325

14.5 Summation Amplifier Circuits / 328

14.6 Active Filters / 331

14.7 Comparators and Hysteresis / 333

Chapter 15 Analog Interfaces for Digital Systems

15.1 Conversion between Analog and Digital Domains / 339

15.2 Sampling Rate and Atiasing / 341

15.3 ADC Circuits / 345

15.4 DAC Circuits / 348

15.5 Filters in Data Conversion Systems / 350

PART 4  Digital System Design in Practice

Chapter 16 Clock Distribution

16.1 Crystal Oscillators and Ceramic Resonators / 355

16.2 Low-Skew Clock Buffers / 357

16.3 Zero-Delay Buffers: The PLL / 360

16.4 Frequency Synthesis / 364

16.5 Delay-Locked Loops / 366

16.6 Source-Synchronous Clocking / 367

Chapter 17 Voltage Regulation and Power Distribution

17.1 Voltage Regulation Basics / 372

17.2 Thermal Analysis / 374

17.3 Zener Diodes and Shunt Regulators / 376

17.4 Transistors and Discrete Series Regulators / 379

17.5 Linear Regulators / 382

17.6 Switching Regulators / 386

17.7 Power Distribution / 389

17.8 Electrical Integrity / 392

Chapter 18 Signal Integrity

18.1 Transmission Lines / 398

18.2 Termination / 403

18.3 Crosstalk / 408

18.4 Electromagnetic Interference / 410

18.5 Grounding and Electromagnetic Compatibility / 413

18.6 Electrostatic Discharge / 415

Chapter 19 Designing for Success

19.1 Practical Technologies / 420

19.2 Printed Circuit Boards / 422

19.3 Manually Wired Circuits / 425

19.4 Microprocessor Reset / 428

19.5 Design for Debug / 429

19.6 Boundary Scan / 431

19.7 Diagnostic Software / 433

19.8 Schematic Capture and Spice / 436

19.9 Test Equipment / 440

Appendix A  Further Education

Index  445