دانلود کتاب مدار منطقی موریس مانو ترجمه فارسی

دانلود کتاب مدار منطقی ( طراحی دیجیتال ) موریس مانو ترجمه فارسی

تایپ شده با کیفیت بالا و قابلیت جستجو

ترجمه اختصاصی 

ویرایش جدید

نویسندگان:موریس مانو و مایکل سلتی

ترجمه :آلا بحرانی,اسما بحرانی

688 صفحه

فرمت :PDF

دانلود کتاب

درباره کتاب:

از زمان چاپ چهارم طراحی دیجیتال، به نظر می­رسد در دسترس بودن تجاری دستگاه­هایی که از فناوری دیجیتال برای دریافت، دستکاری و انتقال اطلاعات استفاده می­کنند، افزایش یافته است. تلفن­های همراه و دستگاه­های دستی از انواع مختلف تقریباً هر روز ویژگی­های جدید و رقابتی را ارائه می­دهند. در زیر رابط کاربری گرافیکی جذاب همه این دستگاه­ها یک سیستم دیجیتالی قرار دارد که داده­ها را در قالب دودویی پردازش می­کند. مبانی نظری این سیستم­ها تغییر چندانی نکرده است. در واقع، می­توان استدلال کرد که ثبات تئوری هسته، همراه با ابزار طراحی مدرن، واکنش گسترده تولیدکنندگان را به فرصت­های بازار ارتقا داده است. در نتیجه، اصلاح متن ما با نیاز به تجهیز فارغ التحصیلان خود به درک کاملی از ماشین­های دیجیتال و معرفی آ­نها به روش شناسی طراحی مدرن هدایت شده است.

دانلود کتاب مدار منطقی موریس مانو فارسی

این نسخه از طراحی دیجیتال بر اساس چهار نسخه قبلی و بازخورد تیم بازبینان است که به تعیین جهت برای ارائه ما کمک کردند. تمرکز متن برای انعکاس دقیق‌تر محتوای یک دوره آموزشی پایه در طراحی دیجیتال و فناوری جریان اصلی سیستم‌های دیجیتال امروزی: مدارهای CMOS، تشدید شده است. مخاطبان مورد نظر گسترده هستند و دانشجویان علوم کامپیوتر، مهندسی کامپیوتر و مهندسی برق را در بر می­گیرند.  دانلود کتاب طراحی دیجیتال موریس مانو ترجمه فارسی عناصر کلیدی که این کتاب بر آن­ها متمرکز است شامل (1) منطق بولی، (2) گیت­های منطقی مورد استفاده توسط طراحان، (3) ماشین­های حالت محدود همزمان، و (4) طراحی کنترلر مسیر داده - همه از منظر طراحی سیستم­های دیجیتال است.

این تمرکز منجر به حذف مطالبی شد که برای دوره الکترونیک مناسب­تر بود. بنابراین خواننده در این­جا محتوایی برای ماشین­های ناهمزمان یا توصیف ترانزیستورهای دوقطبی پیدا نمی کند. علاوه بر این، در دسترس بودن گسترده مواد جانبی مبتنی بر وب ما را بر آن داشت تا بحث خود را در مورد آرایه‌های گیت قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) به معرفی دستگاه‌هایی محدود کنیم که تنها توسط یک سازنده ارائه می‌شوند، نه دو سازنده. طراحان امروزی به شدت به زبان‌های توصیف سخت‌افزار متکی هستند، و این نسخه از کتاب توجه بیش­تری به استفاده از آن­ها می‌کند و آن­چه را که ما فکر می‌کنیم توسعه واضح یک روش طراحی با استفاده از Verilog HDL است، ارائه می­دهد.

سیستم‌های دیجیتال چنان نقش برجسته‌ای در زندگی روزمره دارند که از دوران فناوری کنونی به عنوان عصر دیجیتال یاد می‌کنیم. سیستم­های دیجیتال در ارتباطات، معاملات تجاری، کنترل ترافیک، هدایت فضاپیما، درمان پزشکی، نظارت بر آب و هوا، اینترنت و بسیاری دیگر از شرکت­های تجاری، صنعتی و علمی استفاده می­شود. ما تلفن­های دیجیتال، تلویزیون­های دیجیتال، دیسک­های همه کاره دیجیتال، دوربین­های دیجیتال، دستگاه­های دستی و البته کامپیوترهای دیجیتال داریم. ما از موسیقی دانلود شده در پخش کننده رسانه قابل حمل خود (مانند iPod Touch^TM) و سایر دستگاه­های دستی با نمایشگرهای با وضوح بالا لذت می­بریم. این دستگاه­ها دارای رابط­های گرافیکی کاربر (GUI) هستند که آن­ها را قادر می­سازد دستوراتی را اجرا کنند که به نظر کاربر ساده است، اما در واقع شامل اجرای دقیق دنباله­ای از دستورالعمل­های داخلی پیچیده است. اگر نگوییم همه اما بیش­تر این دستگاه‌ها یک کامپیوتر دیجیتالی با هدف خاص دارند که در داخل آن­ها تعبیه شده است. بارزترین ویژگی رایانه دیجیتال عمومیت آن است. می­تواند دنباله­ای از دستورالعمل­ها را دنبال کند که برنامه نامیده می­شود و بر روی داده­های داده شده عمل می­کند. کاربر می­تواند برنامه یا داده­ها را با توجه به نیاز خاص مشخص و تغییر دهد. به دلیل این انعطاف‌پذیری، رایانه‌های دیجیتال همه‌منظوره می‌توانند انواع مختلفی از وظایف پردازش اطلاعات را انجام دهند که طیف گسترده‌ای از کاربردها را در بر می‌گیرد

دانلود کتاب طراحی دیجیتال موریس مانو ویرایش پنجم

مقادیر گسسته اطلاعات یا از ماهیت داده‌های در حال پردازش استخراج می­شوند یا ممکن است از یک فرآیند پیوسته کمی شوند. از یک طرف، برنامه حقوق و دستمزد یک فرآیند ذاتاً گسسته است که شامل نام کارکنان، شماره تامین اجتماعی، حقوق هفتگی، مالیات ­بر درآمد و غیره است. چک حقوق یک کارمند با استفاده از مقادیر داده­های گسسته مانند حروف الفبا (نام)، ارقام (حقوق و دستمزد) و نمادهای خاص (مانند $) پردازش می­شود. از سوی دیگر، یک دانشمند محقق ممکن است یک فرآیند پیوسته را مشاهده کند، اما فقط کمیت­های خاصی را به صورت جدولی ثبت کند. بنابراین این دانشمند، داده‌های پیوسته را کمی می‌کند و هر عدد را در جدول خود به صورت یک کمیت گسسته ایجاد کند. در بسیاری از موارد، کمی سازی یک فرآیند می­تواند به طور خودکار توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال انجام شود، دستگاهی که یک نمایش دیجیتال (گسسته) از یک کمیت آنالوگ (پیوسته) را تشکیل میدهد.

همان­طور که قبلا گفته شد، سیستم­های دیجیتال مقادیر گسسته­ای از اطلاعات را که به صورت دودویی نمایش داده می­شوند، دستکاری می­کنند. عملوندهای مورد استفاده برای محاسبات ممکن است در سیستم اعداد دودویی بیان شوند. سایر عناصر گسسته، از جمله ارقام دهدهی و کاراکترهای الفبا، به صورت کدهای دودویی نمایش داده می­شوند. مدارهای دیجیتال که به آن­ها مدارهای منطقی نیز گفته می­شود، داده­ها را با استفاده از عناصر منطقی دودویی (گیت­های منطقی) با استفاده از سیگنال­های دودویی پردازش می­کنند. مقادیر در عناصر ذخیره سازی دودویی (دو ارزشی) (فلیپ فلاپ) ذخیره می­شوند. هدف این فصل معرفی مفاهیم مختلف دودویی به عنوان چارچوبی برای مطالعه بیش­تر در فصل­های بعدی است

دانلود کتاب طراحی دیجیتال به زبان فارسی

  یک سیستم دیجیتال با رجیسترها و اجزایی که پردازش داده را انجام می­دهند مشخص می­شود. در سیستم‌های دیجیتال، عملیات انتقال رجیستر یک عملیات اساسی است که شامل انتقال اطلاعات دودویی از مجموعه­ای از رجیستر­ها به مجموعه دیگری از رجیسترها است. انتقال ممکن است مستقیم، از یک رجیستر به رجیستر دیگر باشد، یا ممکن است از مدارهای پردازش داده برای انجام یک عملیات عبور کند. شکل 1.1 انتقال اطلاعات بین رجیسترها را نشان می­دهد و به صورت تصویری انتقال اطلاعات دودویی از یک صفحه کلید به یک رجیستر در واحد حافظه را نشان می­دهد. واحد ورودی دارای یک صفحه کلید، یک مدار کنترل و یک رجیستر ورودی فرض می­شود. هر بار که یک کلید زده می­شود، مدار کنترل یک کد کاراکتر الفبایی عددی هشت بیتی معادل را در رجیستر ورودی وارد می­کند. ما فرض می­کنیم که کد مورد استفاده کد اسکی با بیت توازن فرد است. اطلاعات از رجیستر ورودی به هشت سلول با ارزش کم یک رجیستر پردازنده منتقل می­شود.

پس از هر انتقال، رجیستر ورودی پاک می­شود تا کنترل بتواند یک کد هشت بیتی جدید را زمانی که صفحه کلید دوباره زده می­شود وارد کند. قبل از هر کاراکتر هشت بیتی که به رجیستر پردازنده منتقل می­شود، کاراکتر قبلی به هشت سلول بعدی سمت چپ منتقل می­شود. هنگامی که انتقال چهار کاراکتر تکمیل شد، رجیستر پردازنده پر می­شود و محتویات آن به یک رجیستر حافظه منتقل می­شود. محتوای ذخیره شده در رجیستر حافظه نشان داده شده در شکل 1.1 از انتقال کاراکترهای ""J، "O"، H"" و "N" پس از زدن چهار کلید مناسب به دست آمده است

دانلود ترجمه کتاب طراحی دیجیتال موریس مانو

  هنگامی که یک عبارت بولی با گیت­های منطقی پیاده سازی می­شود، هر عبارت به یک گیت نیاز دارد و هر متغیر درون عبارت یک ورودی گیت را مشخص می­کند. ما یک متغیر را به عنوان یک متغیر واحد در یک عبارت، به صورت مکمل یا غیر مکمل تعریف می­کنیم.  دارای سه عبارت و هشت متغیر است دارای دو عبارت و چهار متغیر است. با کاهش تعداد عبارت­ها، تعداد متغیرها یا هر دو در یک عبارت بولی، اغلب می­توان مدار ساده­تری به دست آورد. اعمال جبر بولی بیش­تر شامل کاهش یک عبارت به منظور به دست آوردن یک مدار ساده­تر است. توابع حداکثر پنج متغیری را می­توان با روش نقشه توضیح داده شده در فصل بعدی ساده کرد. برای توابع پیچیده بولی و بسیاری از خروجی­های مختلف، طراحان مدارهای دیجیتال از برنامه­های کمینه سازی کامپیوتری استفاده می­کنند که قادر به تولید مدارهای بهینه با میلیون­ها گیت منطقی هستند. مفاهیم معرفی شده در این فصل چارچوبی را برای آن ابزارها فراهم می­کند. تنها روش دستی موجود، یک روش برش و آزمایش است که از روابط اولیه و سایر تکنیک‌های عملیات استفاده می‌کند که هنگام استفاده شناخته می‌شوند، اما با این وجود، مشمول خطای انسانی هستند. مثال‌هایی که در ادامه می‌آیند، عملیات جبری جبر بولی را برای آشنا کردن خواننده با این کار مهم طراحی نشان می‌دهند

دانلود کتاب مدار منطقی موریس مانو ویرایش پنجم فارسی

به حداقل رساندن سطح گیت، وظیفه طراحی یافتن پیاده­سازی بهینه در سطح گیت از توابع بولی است که یک مدار دیجیتال را توصیف می­کند. این کار به خوبی درک شده است، اما زمانی که منطق بیش از چند ورودی دارد، پیاده­سازی آن با روش­های دستی دشوار است. خوشبختانه، ابزارهای سنتز منطق مبتنی بر کامپیوتر می­توانند مجموعه بزرگی از معادلات بولی را به طور موثر و سریع به حداقل برسانند. با این وجود، این مهم است که یک طراح توضیحات ریاضی و حل مسئله را درک کند. این فصل به عنوان پایه­ای برای درک شما از آن موضوع مهم عمل می­کند و شما را قادر می­سازد تا یک طراحی دستی مدارهای ساده را اجرا کنید و شما را برای استفاده ماهرانه از ابزارهای طراحی مدرن آماده می­کند.

کتاب طراحی دیجیتال موریس مانو

تجزیه و تحلیل یک مدار ترکیبی مستلزم آن است که تابعی را که مدار اجرا می­کند، تعیین کنیم. این کار با یک نمودار منطقی داده شده شروع می­شود و با مجموعه­ای از توابع بولی، یک جدول درستی، یا احتمالاً توضیحی در مورد عملیات مدار به اوج خود می­رسد.

اگر نمودار منطقی مورد تجزیه و تحلیل با نام تابع یا توضیحی در مورد آن­چه که فرض می‌شود انجام می‌شود همراه باشد، مشکل تجزیه و تحلیل به تأیید تابع بیان شده کاهش می‌یابد. تجزیه و تحلیل را می­توان به صورت دستی با یافتن توابع بولی یا جدول درستی یا با استفاده از یک برنامه شبیه سازی کامپیوتری انجام داد.

اولین مرحله در تجزیه و تحلیل این است که مطمئن شوید مدار داده شده ترکیبی است و ترتیبی نیست. نمودار یک مدار ترکیبی دارای گیت­های منطقی بدون مسیرهای بازخورد یا عناصر حافظه است. مسیر بازخورد اتصالی از خروجی یک گیت به ورودی گیت دوم است که خروجی آن بخشی از ورودی گیت اول را تشکیل می­دهد. مسیرهای بازخورد در مدار دیجیتال یک مدار متوالی را تعریف می­کنند و باید با روش­های خاصی آنالیز شوند و در این­جا مورد بررسی قرار نمی­گیرند.

هنگامی که دیاگرام منطقی یک مدار ترکیبی تأیید شد، می­توان برای به دست آوردن توابع بولی خروجی یا جدول درستی اقدام کرد. اگر عملکرد مدار در دست بررسی است، باید عملکرد مدار را از توابع بولی مشتق شده یا جدول درستی تفسیر کرد. موفقیت چنین تحقیقاتی در صورتی افزایش می­یابد که تجربه قبلی و آشنایی با طیف گسترده­ای از مدارهای دیجیتال داشته باشد.

دانلود کتاب مدار منطقی موریس مانو فارسی

برای به دست آوردن توابع بولی خروجی از نمودار منطقی، به صورت زیر عمل می­کنیم:

1. همه خروجی‌های گیت را که تابعی از متغیرهای ورودی هستند با نمادهای دلخواه - اما با نام‌های معنی‌دار برچسب بزنید.توابع بولی را برای هر خروجی گیت تعیین کنید.
2. گیت­هایی را که تابعی از متغیرهای ورودی هستند و گیت­هایی که قبلاً برچسب گذاری شده­اند را با سایر نمادهای دلخواه برچسب بزنید.توابع بولی را برای این گیت­ها پیدا کنید.
3. فرآیند ذکر شده در مرحله 2 را تکرار کنید تا خروجی­های مدار به دست آید.
4. با جایگزینی مکرر توابع تعریف شده قبلی، توابع بولی خروجی را بر حسب متغیرهای ورودی به دست آورید.

اگر بخواهیم تحقیق را دنبال کنیم و وظیفه تبدیل اطلاعات به دست آمده توسط این مدار را مشخص کنیم، می­توانیم مدار را از عبارات بولی مشتق شده ترسیم کنیم و سعی کنیم یک عملیات آشنا را تشخیص دهیم. توابع بولی برای F1 و F2 یک مدار مورد بحث در بخش 5.4 را پیاده سازی می­کنند. صرفاً یافتن یک نمایش بولی از یک مدار، بینشی از رفتار آن ارائه نمی­دهد، اما در این مثال مشاهده خواهیم کرد که معادلات بولی و جدول درستی برای F1 و F2 با معادلاتی مطابقت دارند که عملکرد چیزی را که ما تمام جمع کننده می­نامیم را توصیف می­کند.

 در دسترس بودن انواع زیادی از کدها برای همان عناصر گسسته اطلاعاتی منجر به استفاده از کدهای مختلف توسط سیستم­های دیجیتال مختلف می­شود. گاهی اوقات لازم است از خروجی یک سیستم به عنوان ورودی سیستم دیگر استفاده شود. اگر هر کدام از کدهای متفاوتی برای اطلاعات یکسان استفاده می­کنند، باید یک مدار تبدیل بین دو سیستم درج شود. بنابراین، مبدل کد مداری است که این دو سیستم را با هم سازگار می‌کند، حتی اگر هر کدام از کد دودویی متفاوتی استفاده کنند.