本書面向數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的入門課程，這門課程是大多數(shù)電子和計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。一個(gè)成功的數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)者首先必須深入了解其基本概念，并且能夠牢固掌握基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）工具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 
　　本書的主要目的為：1）通過典型的數(shù)字電路手工設(shè)計(jì)方法教給學(xué)生基本概念；2）清晰地展示當(dāng)今采用CAD工具設(shè)計(jì)數(shù)字電路的方法。雖然目前除了少數(shù)情況外已經(jīng)不再采用手工方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，但我們?nèi)韵胪ㄟ^教授這些手工設(shè)計(jì)技術(shù)，使學(xué)生對如何設(shè)計(jì)數(shù)字電路有一個(gè)感性的認(rèn)識；并且手工設(shè)計(jì)方法能對CAD工具實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行很好的解釋，使學(xué)生體會(huì)到自動(dòng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢。本書通過簡單的電路設(shè)計(jì)案例引出其基本概念，這些案例都同時(shí)采用手工方法和現(xiàn)代CAD方法設(shè)計(jì)。在建立了基本概念后，提供了更多基于CAD工具的復(fù)雜例子。因此，本書的重點(diǎn)仍然放在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法上，以說明當(dāng)今數(shù)字電路是如何設(shè)計(jì)的。 
　　技術(shù)本書將討論現(xiàn)代數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)，重點(diǎn)為教科書中最適合采用的可編程邏輯器件（PLD），其原因主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，PLD在實(shí)際設(shè)計(jì)中被廣泛采用，并且適合于各種數(shù)字電路設(shè)計(jì)，事實(shí)上，從某些方面看學(xué)生們在他們的職業(yè)生涯中更喜歡基于PLD進(jìn)行設(shè)計(jì)而不是任何別的技術(shù)；第二，可以通過最終用戶的編程在PLD上實(shí)現(xiàn)電路。因此，在實(shí)驗(yàn)室中可以提供給學(xué)生一個(gè)機(jī)會(huì)，即基于實(shí)際芯片來實(shí)現(xiàn)書中的設(shè)計(jì)例子；學(xué)生也可以用自己的計(jì)算機(jī)仿真所設(shè)計(jì)電路的性能。為了達(dá)到設(shè)計(jì)目的，我們采用最常見的PLD：復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場可編程邏輯陣列（FPGA）。 
　　在邏輯電路的具體設(shè)計(jì)中，我們強(qiáng)調(diào)硬件描述語言（HDL）的使用，因?yàn)榛�于HDL的方法在實(shí)際應(yīng)用中是最有效的。我們還詳細(xì)介紹了IEEE標(biāo)準(zhǔn)的Verilog HDL語言，并且在例子中廣泛使用。 
　　本書內(nèi)容本書第3版的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大的改進(jìn)，第1～6章覆蓋一個(gè)學(xué)期內(nèi)該課程所需講述的所有內(nèi)容，而第7～11章則介紹更先進(jìn)的內(nèi)容。 
　　第1章概述了數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，討論了設(shè)計(jì)流程中的關(guān)鍵步驟，解釋了如何運(yùn)用CAD工具自動(dòng)實(shí)現(xiàn)所要求的眾多工作；同時(shí)介紹了數(shù)字信息的表示方式。 
　　第2章介紹了邏輯電路的基本知識，展示了如何使用布爾代數(shù)表示邏輯電路；介紹了邏輯電路綜合和優(yōu)化的概念，展示了如何使用邏輯門實(shí)現(xiàn)簡單電路。第一次向讀者展現(xiàn)Verilog，一個(gè)可用于描述邏輯電路的硬件描述語言例子。 
　　第3章重點(diǎn)講述了算術(shù)運(yùn)算電路，討論了數(shù)字系統(tǒng)中數(shù)字的表示方式，并說明了這樣的數(shù)字如何運(yùn)用到邏輯電路中。另外，該章還闡述了如何使用Verilog詳細(xì)描述所期望的功能，以及CAD工具如何提供開發(fā)所期望電路的機(jī)制。 
　　第4章介紹了用作構(gòu)建模塊的組合電路，包括編碼器、譯碼器及多路選擇器。這些電路非常便于闡明眾多借助Verilog構(gòu)建的應(yīng)用，給讀者提供了一個(gè)揭示Verilog更多高級特性的機(jī)會(huì)。 
　　第5章介紹了存儲單元，討論了采用觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的規(guī)則結(jié)構(gòu)，如移位寄存器和計(jì)數(shù)器，并給出了這些結(jié)構(gòu)的Verilog描述。 
　　第6章詳細(xì)闡明了同步時(shí)序電路（有限狀態(tài)機(jī)），解釋了這些電路的行為，并介紹了用手工和自動(dòng)兩種方法進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)開發(fā)的技術(shù)。 
　　第7章討論了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的問題及其解決辦法，介紹了一個(gè)較大規(guī)模的數(shù)字系統(tǒng)層次化設(shè)計(jì)的例子，并給出了完整的Verilog代碼。 
　　第8章介紹了邏輯功能優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的更加先進(jìn)的技術(shù)，提供了優(yōu)化算法；解釋了如何與二元決策圖一樣使用一種立方體表示法指定邏輯功能。 
　　第9章討論了異步時(shí)序電路。雖然沒有面面俱到地?cái)⑹�，但清晰展示了時(shí)序電路的主要特性。盡管異步時(shí)序電路在實(shí)際中的應(yīng)用并不是很廣泛，但是它們提供了一個(gè)深刻理解數(shù)字電路操作的非常好的途徑。該章還展示了可能存在于電路結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳播延遲和冒險(xiǎn)競爭。 
　　第10章給出了設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及測試數(shù)字電路過程中經(jīng)歷的一個(gè)完整的CAD流程。 
　　第11章介紹了電路的測試。邏輯電路的設(shè)計(jì)者必須清楚意識到電路測試的必要性，至少應(yīng)熟悉測試最基本的知識。 
　　附錄A總結(jié)了完整的Verilog特性。整本書中都使用了Verilog，該附錄便于讀者在編寫Verilog代碼時(shí)隨時(shí)查閱與參考。 
　　附錄B給出了數(shù)字電路的電特性，展示了如何采用晶體管搭建基本的門電路，介紹了影響電路性能的各種因素。該附錄重點(diǎn)討論了最新的技術(shù)，同時(shí)介紹了CMOS工藝和可編程邏輯器件。 
　　課程內(nèi)容建議書中大部分內(nèi)容適用于兩個(gè)季度的課程。在不需要花費(fèi)太多時(shí)間教授Verilog和CAD工具時(shí)，1個(gè)學(xué)期甚至1個(gè)季度的課程也可以涵蓋大部分最重要的內(nèi)容。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們按照模塊化方式組織了Verilog內(nèi)容以便于自學(xué)。多倫多大學(xué)不同班級的教學(xué)實(shí)踐表明，只須用3~4個(gè)學(xué)時(shí)介紹Verilog，即代碼如何編寫，包括使用設(shè)計(jì)層次結(jié)構(gòu)、標(biāo)量、矢量，以及指定時(shí)序電路所需的代碼形式。本書給出的Verilog例子帶有大量的說明，學(xué)生很容易理解。 
　　本書也適用于不涉及Verilog的邏輯設(shè)計(jì)課程。然而，了解某些Verilog知識，即使是入門水平，對學(xué)生也是有益的，并且對于設(shè)計(jì)工程師日后的工作也非常有幫助。 
　　1個(gè)學(xué)期的課程課程需要教授的內(nèi)容如下： 
　　第1章：每一節(jié)第2章：每一節(jié)第3章：3.1~3.5節(jié)第4章：每一節(jié)第5章：每一節(jié)第6章：每一節(jié)1個(gè)季度的課程課程需要教授的內(nèi)容如下： 
　　第1章：每一節(jié)第2章：每一節(jié)第3章：3.1~3.3節(jié)和3.5節(jié)第4章：每一節(jié)第5章：每一節(jié)第6章：6.1~6.4節(jié)VerilogVerilog是一種復(fù)雜的語言，有些教師感到初學(xué)者掌握起來很困難，我們完全同意這個(gè)觀點(diǎn)，并且試圖解決這個(gè)問題。教師在教學(xué)過程中沒有必要介紹Verilog語言的全部。本書只介紹對于邏輯電路設(shè)計(jì)和綜合有用的重要的Verilog語言結(jié)構(gòu)，略去了許多其他語言結(jié)構(gòu)，如那些僅用于仿真的語言結(jié)構(gòu)。并且僅在相關(guān)電路設(shè)計(jì)中用到Verilog更高級的特性時(shí)才會(huì)介紹這些知識。 
　　本書包含了120多個(gè)示例的Verilog代碼：從只包含一些門電路到某些表示整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的電路（如一個(gè)簡單處理器），以說明如何采用Verilog語言描述不同的邏輯電路。 
　　本書給出的所有Verilog示例的代碼可參考作者的網(wǎng)站：www.eecg.totonto.edu/~brown/Verilog_3e。 
　　問題求解每一章中都包含解決問題的實(shí)例，通過這些實(shí)例可以求解典型的習(xí)題。 
　　課外習(xí)題本書提供了400多道習(xí)題，書的最后給出了部分習(xí)題的答案。與本書配套的《答案手冊》中提供了本書中所有習(xí)題的解答，以供老師參考。關(guān)于本書教輔資源，用書教師可向麥格勞·希爾教育出版公司北京代表處申請，電話：8008101936/010.62790299.108，電子郵件。——編輯注�』脽羝�和《答案手冊》讀者可以在作者的網(wǎng)站www.mhhe.com/brownvranesic上獲得本書所有圖的幻燈片。老師可以申請獲得這些幻燈片以及本書的《答案手冊》。 
　　CAD工具現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)非常龐大，很多復(fù)雜的邏輯電路若不使用CAD工具是難以設(shè)計(jì)的。本書對于Verilog的闡述有助于讀者編寫Verilog代碼以描述不同復(fù)雜度的邏輯電路。為了獲得適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)過程方法，使用商用CAD工具是非常有益的。一些很好的CAD工具是免費(fèi)的，比如，Altera公司的Quartus Ⅱ CAD軟件，它廣泛應(yīng)用于基于諸如FPGA類的可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)中。Quartus Ⅱ軟件的網(wǎng)絡(luò)版本可以從Altera的網(wǎng)站上下載并且免費(fèi)使用，而不需要許可證。本書先前版本的附錄中給出了使用Quartus Ⅱ軟件的教程，這些教程可以在作者的網(wǎng)站上找到，也可以通過Altera的編程網(wǎng)站上找到另一些有用的Quartus Ⅱ教程，其網(wǎng)址為www.altera.com/eduction/univ。 
　　致謝對于在本書準(zhǔn)備期間給予幫助的人們表達(dá)深深的謝意，其中Dan Vranesic提供了大量插圖，他和Deshanand Singh也參與了《答案手冊》的準(zhǔn)備；Tom Czajkowski幫助檢查一些答案。Thomas Bradicich，North Carolina State University；James Clark,McGill University;Stephen DeWeerth,Georgia Institute of Technology;Sander Eller,CalPoly Pomona;Clay Gloster,Jr.,North Carolina State University (Raleigh);Carl Hamacher,Queen’s University;Vincent Heuring,University of Colorado;Yu Hen Hu,University of Wisconsin;Wei.Ming Lin, University of Texas(San Antonio);Wayne Loucks,University of Waterloo;Kartik Mohanram,Rice University;Jane Morehead,Mississippi State University;Chris Myers,Univesity of Utah;Vojin Oklobdzija,Univesity of California(Davis);James Palmer,Rochester Institute of Technology;Gandhi Puvvada,University of Southern California;Teodoro Robles,Milwaukee School of Engineering;Tatyana Roziner,Boston University;Rob Rutenbar,Carnegie Mellon University;Eric Schwartz,University of Florida;Wen.Tsong Shiue,Oregon State University; Peter Simko,Miami University;Scott Smith,University of Missouri(Rolla);Arun Somani,Iowa State University;Bernard Svihel,University of Texas(Arlington);以及Zeljko Zilic,McGill University給出了有益的批評與很好的改進(jìn)建議。 
　　感謝McGraw.Hill的工作人員的支持，我們非常感激Raghu Srinivasan、Vincent Bradshaw、Darlene Schueller、Curt Reynolds以及Michael Lange的幫助，也感謝由Techsetters公司提供的排版支持。 
　　Stephen Brown和Zvonko Vranesic