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1 数字系统及其设计1

1.1 数字逻辑与数字电路1

1.1.1 逻辑代数的基本知识2

1.1.2 常见的门电路5

1.2 数字系统基础18

1.2.1 数字系统的表示18

1.2.2 数字系统的实现19

1.2.3 数字系统中的信号延迟与干扰25

1.2.4 数字系统的可靠性28

1.2.5 数字系统的功率消耗30

1.3 数字系统设计31

1.3.1 EDA简介31

1.3.2 硬件描述语言35

习题141

2 计算机系统概论44

2.1 计算机的基本构成44

2.1.1 运算器45

2.1.2 存储器45

2.1.3 控制器47

2.1.4 输入／输出设备48

2.1.5 系统连接49

2.2 计算机软件概述50

2.2.1 软件的分类50

2.2.2 操作系统的概念51

2.2.3 计算机语言及其编译53

2.3 计算机系统的历史与发展56

2.3.1 计算机的发展历史57

2.3.2 计算机的分类60

2.3.3 计算机的应用领域63

习题266

3 数据编码68

3.1 数制的转换68

3.2 定点数的编码71

3.2.1 无符号数的编码71

3.2.2 有符号数的编码72

3.3 浮点数的编码76

3.4 文字的编码81

3.4.1 英文字符的编码82

3.4.2 汉字的编码83

3.4.3 十进制数的编码84

3.5 检错码和纠错码85

3.5.1 奇偶校验码86

3.5.2 海明码87

3.5.3 循环码91

3.6 图形数据编码96

习题398

4 数据运算与运算器102

4.1 定点数加减法运算102

4.1.1 补码加法102

4.1.2 补码减法103

4.1.3 溢出概念与检测方法103

4.1.4 基本的二进制加法／减法器106

4.2 定点数乘除法运算109

4.2.1 原码一位乘法109

4.2.2 补码一位乘法111

4.2.3 定点数除法运算115

4.3 逻辑运算119

4.4 定点运算器的组成结构121

4.5 浮点数运算和浮点运算器124

4.5.1 浮点加法和减法124

4.5.2 浮点乘、除法运算129

4.6 图形数据运算131

习题4137

5 存储系统139

5.1 存储器芯片简介139

5.1.1 SRAM芯片的结构和工作原理139

5.1.2 DRAM芯片的结构和工作原理143

5.1.3 ROM的结构和原理150

5.1.4 相联存储器154

5.2 存储系统的构成156

5.2.1 位扩展157

5.2.2 字扩展159

5.2.3 字位扩展160

5.3 高速缓冲存储器162

5.3.1 基本原理162

5.3.2 地址映像165

5.3.3 替换策略及更新策略174

5.4 虚拟存储器177

5.4.1 页式虚拟存储器179

5.4.2 段式虚拟存储器181

5.4.3 段页式虚拟存储器182

习题5184

6 指令系统191

6.1 指令格式和指令编码191

6.1.1 操作码192

6.1.2 地址码194

6.1.3 指令字195

6.2 操作数的存储及其寻址方式197

6.2.1 操作数的类型和存储方式197

6.2.2 数据的寻址方式200

6.3 指令系统204

6.3.1 指令系统的设计204

6.3.2 常见指令类型205

6.3.3 指令系统设计思想209

6.3.4 指令系统实例211

习题6215

7 控制器222

7.1 基本概念222

7.2 指令周期230

7.2.1 运算指令周期230

7.2.2 访存指令周期232

7.2.3 控制指令周期234

7.3 硬连线控制器235

7.3.1 指令周期流程图235

7.3.2 硬连线控制器的设计237

7.4 微程序控制器241

7.4.1 微程序和微指令241

7.4.2 微程序控制器原理242

7.4.3 微程序的设计242

7.5 阵列逻辑控制器249

7.6 指令的流水执行253

习题7258

8 系统总线263

8.1 总线的基本概念263

8.1.1 总线的分类263

8.1.2 总线的信息传输方式265

8.1.3 总线通信的定时方式268

8.2 总线控制272

8.2.1 链式查询方式272

8.2.2 计数器定时查询方式273

8.2.3 独立请求方式274

8.3 总线信号传输技术276

8.4 总线接口281

8.4.1 串行总线接口282

8.4.2 并行总线接口286

习题8295

9 外围设备298

9.1 输出设备298

9.1.1 显示设备298

9.1.2 打印设备301

9.2 输入设备305

9.2.1 文字输入设备305

9.2.2 图形输入设备306

9.2.3 图像输入设备308

9.2.4 音频输入／输出设备310

9.3 磁盘存储设备311

9.3.1 磁记录原理与记录方式311

9.3.2 硬磁盘存储设备314

9.3.3 磁盘阵列318

9.4 光盘存储设备321

9.4.1 光盘的分类321

9.4.2 光盘的结构321

9.4.3 信息存储方式322

9.4.4 光盘驱动器323

9.4.5 可擦写光盘324

习题9325

10 输入／输出系统328

10.1 基本的输入／输出方式328

10.1.1 外围设备的寻址329

10.1.2 外围设备的定时330

10.1.3 程序查询输入／输出方式331

10.2 中断334

10.2.1 中断的基本概念334

10.2.2 中断响应的过程335

10.2.3 中断请求与裁决337

10.2.4 多重中断与中断屏蔽339

10.2.5 中断的类型与应用344

10.3 直接存储器访问的输入／输出方式345

10.3.1 DMA方式的基本概念345

10.3.2 DMA传送方式346

10.3.3 基本的DMA接口347

10.4 通道输入／输出方式349

10.4.1 通道的类型350

10.4.2 通道的功能352

10.4.3 通道工作过程353

10.4.4 输入／输出接口与总线354

习题10369

主要参考文献371