ВСТУПЛЕНИЕ

Эта книга предназначена для тех, кто хочет проектировать и создавать реальные цифровые устройства. В ее основе лежит следующая основная мысль: чтобы достичь желаемой цели, необходимо овладеть принципами, но в то же время нужно иметь представление о том, как эти принципы реализуются на практике. Таким образом, «принципы и практика» являются предметом нашего рассмотрения.

Материал этой книги пригоден в качестве учебника по вводному курсу (introductory course) цифровой электроники для студентов, специализирующих­ся в области электроники, вычислительной техники и информатики (computer science). Те, кто не знаком с основными понятиями электроники (electronics concepts) и не интересуется поведением цифровых устройств с точки зрения про­текающих в них электрических процессов (например, студенты, специализирую­щиеся в области информатики), могут при желании пропустить главу 3; осталь­ной материал изложен в книге независимо от содержания этой главы в той мере, в какой это было возможно. С другой стороны, тот, кто владеет основами элек­троники и хочет быстро освоить цифровую технику, может сделать это, прочтя главу 3. Студенты, у которых нет начальных сведений по электронике, могут ознакомиться с ними по бесплатно распространяемому 20-страничному учебно­му пособию Флейшера Электрические цепи в кратком изложении (М. Fleisher. Electrical Circuits Review), имеющемуся на Web-сайте данной книги по адресу: www.ddpp.com.

Хотя уровень изложения в этой книге ориентирован на начальное изучение, содержащийся в ней материал выходит далеко за рамки того, что может быть включено в типичный вводный курс. Когда я приступил к этой работе, оказалось, что есть много важных вещей, о которых необходимо сказать и которые не укла­дываются в односеместровый курс в Станфордском университете или в учебное пособие объемом в 400 страниц. Поэтому я последовал своему обычному прави­лу включения всего, что - по крайней мере, на мой взгляд - является сравнитель­но важным, оставляя за преподавателем или учащимся право решать, что именно является самым важным, в зависимости от обстоятельств. Все же, чтобы облег­чить такое решение, заголовки необязательных разделов (optional sections) поме­чены звездочкой. В общем случае эти разделы можно опустить без нарушения целостности изложения в пределах основного текста в дальнейшем.

Несомненно, кто-то воспользуется этой книгой в рамках продвинутого курса (advanced course) или в лабораторном практикуме (laboratory course). Подго­товленные студенты захотят пропустить начало и сразу поискать самое интерес­ное. Если вы знакомы с основными идеями цифровой электроники, то для вас самыми важными и интересными в этой книге будут разделы, посвященные язы­кам описания схем (или: языкам описания аппаратуры; hardware description languages, HDLs) ABEL и VHDL, знакомясь с которыми вы обнаружите, что прой­денные вами ранее курсы программирования в большой степени подготовили вас к проектированию цифровой аппаратуры.

Специалист, уже работающий в области проектирования цифровых уст­ройств {working digital designer), может воспользоваться этой книгой в качестве справочника для самообразования, причем сами такие специалисты бывают двух категорий: новички и профессионалы старой закалки.

Если вы только что приступили к практической работе по разработке и созда­нию цифровых устройств и прошли в университете «очень теоретический» курс цифрового проектирования, то вам следует сосредоточить внимание на главах 3, 5, 6 и 8-11, чтобы подготовиться к встрече с реальным миром.

Если у вас уже есть определенный опыт, вам, возможно, не нужны все «уп­ражнения на применение», содержащиеся в этой книге, но принципы, изложен­ные в главах 2, 4 и 7, могут направить ваши мысли в нужном направлении, а со­держащиеся там рассуждения о том, что важно, а что — нет, быть может, избавят от чувства вины за то, что вы не пользовались картами Карно на протяжении 10 лет. Примеры в главах 6, 8 и 9 дадут вам новое представление о многообразии методов проектирования и возможность судить об их достоинствах и недостат­ках. Наконец, описание на языках ABEL и VHDL и примеры, которыми усеяны главы с 4 по 9, могут послужить первым систематическим введением в технику проектирования на основе языков описания схем.

Всем читателям стоит обратить особое внимание на исчерпывающий пред­метный указатель и на элементы текста, выделенные курсивом; с помощью этого последнего приема я хотел бы привлечь внимание читателя к определениям и к тем случаям, когда предмет обсуждения является важным.