计算机组成原理（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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内容简介

　　本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
　　本书以当前主流微型计算机技术为背景，以建立系统级的整机概念为目的，深入介绍计算机各功能子系统的逻辑组成和工作机制。全书共7章。第1章概述计算机的基本概念、发展历程和系统的硬件、软件组织及性能指标；第2章介绍数据信息的表示、运算和校验方法；第3章介绍CPU子系统的工作原理和多核等前沿的性能提升技术；第4章介绍存储子系统的存储原理、主存设计和性能改进措施；第5章介绍I/O子系统，包括接口、总线以及中断、DMA和通道等I/O传输控制方式；第6章介绍显示器等常见输入/输出设备的工作原理；第7章以一个硬件系统模型的设计作为全书的总结。

作者简介

纪禄平，男，电子科技大学计算机科学与工程学院副教授，2008年博士毕业于电子科技大学计算机软件与理论专业，从事计算机组成原理、数据库原理与应用、软件项目管理等课程的讲授，研究方向：模式识别（生物特征）、神经网络。

目录

第1章 概论 （1）
1．1 计算机的基本概念 （1）
1．1．1 信息的数字化表示 （5）
1．1．2 存储程序工作方式 （5）
1．1．3 计算机的分类 （6）
1．2 计算机的诞生和发展 （8）
1．2．1 冯诺依曼体系 （8）
1．2．2 计算机发展历程 （9）
1．2．3 未来的发展趋势 （12）
1．3 计算机系统的组织 （13）
1．3．1 硬件系统 （13）
1．3．2 软件系统 （18）
1．3．3 硬件、软件系统层次结构 （20）
1．3．4 硬件、软件功能划分与逻辑等价 （23）
1．4 计算机的特点与性能指标 （24）
1．4．1 计算机的特点 （24）
1．4．2 计算机的主要性能指标 （24）
习题1 （28）
第2章 数据的表示、运算与校验 （29）
2．1 数值型数据的表示 （29）
2．1．1 进位计数制 （29）
2．1．2 带符号数的表示 （35）
2．1．3 定点数与浮点数 （40）
2．2 字符型数据的表示 （46）
2．3 运算方法 （48）
2．3．1 定点加减运算 （48）
2．3．2 溢出的判断与移位 （50）
2．3．3 定点乘法运算 （53）
2．3．4 定点除法运算 （60）
2．3．5 浮点四则运算 （65）
2．4 常用的数据校验方法 （67）
2．4．1 奇偶校验 （68）
2．4．2 海明校验 （69）
2．4．3 循环冗余校验 （71）
习题2 （73）
第3章 CPU子系统 （75）
3．1 概述 （75）
3．1．1 CPU的基本组成 （75）
3．1．2 CPU的工作原理 （81）
3．1．3 CPU的指令集类型 （82）
3．1．4 CPU的发展历程 （83）
3．2 指令系统 （86）
3．2．1 指令格式 （86）
3．2．2 寻址方式 （92）
3．2．3 指令的功能和类型 （107）
3．3 CPU的基本模型 （115）
3．3．1 CPU设计步骤 （116）
3．3．2 模型机的指令系统 （116）
3．3．3 模型机的组成与数据通路 （120）
3．4 运算部件 （124）
3．4．1 加法单元 （124）
3．4．2 加法器与进位逻辑 （125）
3．4．3 算术逻辑运算部件 （128）
3．4．4 运算器的组织 （132）
3．5 组合逻辑控制方式 （134）
3．5．1 组合逻辑控制器时序系统 （135）
3．5．2 指令流程与操作时间表 （136）
3．5．3 微命令的综合与产生 （146）
3．6 微程序控制方式 （148）
3．6．1 微程序控制的基本原理 （148）
3．6．2 微指令编码与微地址形成 （150）
3．6．3 模型机微指令格式 （153）
3．6．4 模型机微程序设计 （156）
3．7 CPU性能的提升技术 （162）
3．7．1 流水线技术 （163）
3．7．2 SMT与超线程 （167）
3．7．3 多核技术 （168）
3．8 经典处理器介绍 （172）
3．8．1 Intel 8086/8088 （172）
3．8．2 Intel 80386/80486 （175）
3．8．3 Pentium微处理器 （178）
3．8．4 Alpha微处理器 （180）
3．8．5 CRAY-1 （181）
3．8．6 Transputer （183）
习题3 （184）
第4章 存储子系统 （185）
4．1 概述 （185）
4．1．1 存储系统的层次结构 （185）
4．1．2 物理存储器与虚拟存储器 （189）
4．1．3 存储器的分类 （189）
4．1．4 存储器的技术指标 （192）
4．2 半导体存储原理 （193）
4．2．1 双极型存储单元 （193）
4．2．2 静态MOS存储单元 （196）
4．2．3 动态MOS存储单元 （201）
4．2．4 半导体只读存储器 （206）
4．3 主存储器的组织 （209）
4．3．1 主存储器的设计原则 （210）
4．3．2 主存储器的逻辑设计 （211）
4．3．3 主存储器的外部连接方式 （214）
4．3．4 常见的主存储器芯片技术 （217）
4．3．5 存储器的刷新与校验 （220）
4．4 磁表面存储器原理 （222）
4．4．1 存储介质与磁头 （222）
4．4．2 读写原理 （224）
4．4．3 磁记录的编码方式 （226）
4．5 磁盘存储器及其接口 （230）
4．5．1 软盘存储器 （230）
4．5．2 硬盘存储器 （233）
4．5．3 技术指标与数据校验 （242）
4．5．4 磁盘适配器 （244）
4．6 光学存储及器件 （247）
4．6．1 光存储原理 （247）
4．6．2 光盘存储器 （249）
4．6．3 光盘驱动器及其发展方向 （251）
4．7 存储系统性能的改进措施 （254）
4．7．1 高速缓冲存储器 （254）
4．7．2 虚拟存储器 （260）
4．7．3 双端口存储器 （265）
4．6．4 并行存储器 （266）
4．6．5 联想存储器 （270）
习题4 （271）
第5章 总线与输入/输出子系统 （273）
5．1 概述 （273）
5．1．1 总线简介 （274）
5．1．2 接口的功能与类型 （275）
5．1．3 输入/输出控制方式 （278）
5．2 总线 （280）
5．2．1 总线的特性与分类 （281）
5．2．2 总线的标准 （283）
5．2．3 总线的设计要素 （285）
5．2．4 PCI总线介绍 （291）
5．3 直接程序传输方式与接口 （294）
5．4 中断方式与接口 （295）
5．4．1 中断的相关概念 （295）
5．4．2 中断请求 （300）
5．4．3 中断判优 （301）
5．4．4 中断响应 （305）
5．4．5 中断处理 （308）
5．4．6 中断接口组成模型 （311）
5．4．7 典型中断接口举例 （314）
5．5 DMA方式与接口 （317）
5．5．1 DMA方式基本概念 （318）
5．5．2 DMA控制器与接口的连接 （321）
5．5．3 DMA控制器的组成 （324）
5．5．4 DMA传输操作过程 （328）
5．5．5 典型DMA接口举例 （329）
5．6 IOP和PPU （334）
5．6．1 通道的系统结构 （335）
5．6．2 通道的类型 （335）
5．6．3 通道的工作原理 （337）
习题5 （339）
第6章 输入/输出设备及接口 （341）
6．1 概述 （341）
6．1．1 输入/输出设备的一般功能 （341）
6．1．2 输入/输出设备的类型 （342）
6．1．3 输入/输出设备与主机系统间的信息交换 （345）
6．2 键盘及接口 （346）
6．2．1 键盘的类型 （346）
6．2．2 硬件扫描键盘 （349）
6．2．3 软件扫描键盘 （350）
6．3 显示设备及接口 （353）
6．3．1 显示器的分类 （353）
6．3．2 显示器的成像原理 （354）
6．3．3 CRT显示器 （361）
6．3．4 LCD显示器 （367）
6．3．5 显示适配器及工作原理 （374）
6．4 打印设备及接口 （378）
6．4．1 概述 （378）
6．4．2 打印机的性能指标 （380）
6．4．3 点阵针式打印机 （381）
6．4．4 喷墨打印机 （385）
6．4．5 激光打印机 （387）
6．4．6 打印机适配器 （390）
6．4．7 3D打印技术简介 （391）
6．5 其他输入/输出设备 （392）
6．5．1 光学字符识别设备 （392）
6．5．2 图形图像输入设备 （393）
6．5．3 语音识别设备 （395）
6．5．4 条形码与二维码识别仪 （396）
习题6 （399）
第7章 计算机硬件系统模型 （400）
7．1 模型机系统及其信号互连 （400）
7．1．1 系统组成 （400）
7．1．2 系统总线 （401）
7．1．3 各部件的信号线 （402）
7．2 模型机典型I/O操作举例 （406）
7．2．1 直接程序传输方式的I/O操作 （406）
7．2．2 中断方式下的I/O操作 （407）
7．2．3 DMA方式下的I/O操作 （408）
7．3 系统配置举例 （409）
习题7 （411）
参考文献 （412）

前言/序言

《数字电路基础与设计》 前言 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字电路设计与分析的学习平台。从最基本的逻辑门操作到复杂的时序电路构建，我们力求条理清晰、循序渐进，帮助读者掌握数字电路设计的核心原理和实践技巧。本书适合电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的本科生、研究生，以及对数字电路设计感兴趣的业余爱好者。 目录概述 本书内容涵盖以下主要章节： 第一部分：数字逻辑基础 第一章：二进制数与编码 介绍二进制、十进制、十六进制之间的转换 讲解各种编码方案，如ASCII码、BCD码等 深入探讨原码、反码、补码的表示方法及其运算 第二章：布尔代数与逻辑门 系统阐述布尔代数的基本定理和定律 详细介绍与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能和符号 讲解逻辑函数的最小项展开式和最大项展开式 第三章：组合逻辑电路 介绍组合逻辑电路的分析与设计方法 重点讲解编码器、译码器、多路选择器、数据分配器等常用组合逻辑模块 深入探讨加法器（半加器、全加器）、减法器、比较器等算术逻辑单元的设计 引入卡诺图（Karnaugh Map）作为化简组合逻辑函数的重要工具，讲解其使用技巧和步骤 第四章：时序逻辑电路 区分组合逻辑与时序逻辑的根本区别 详细介绍触发器（SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器）的工作原理、状态转移图和真值表 讲解锁存器（Latch）与触发器（Flip-flop）的差异 介绍同步时序电路和异步时序电路的概念 第五章：时序逻辑电路设计 引导读者如何从需求分析到状态图、状态表的设计 讲解状态最小化技术 详细阐述如何将状态表转换为逻辑电路，包括输入逻辑和输出逻辑的设计 介绍移位寄存器（Shift Register）及其应用，如移位、循环移位等 讲解计数器（Counter）的分类（同步计数器、异步计数器、行波计数器）和设计，包括二进制计数器、十进制计数器、任意模数计数器等 第二部分：中规模集成电路与可编程逻辑器件 第六章：中规模集成电路（MSI）应用 深入探讨常用MSI器件的内部结构和外部接口 讲解如何利用MSI器件构建更复杂的逻辑系统，减少设计复杂度 介绍数码显示驱动电路的设计 第七章：可编程逻辑器件（PLD） 介绍通用阵列逻辑（GAL）、可编程只读存储器（PROM）、可编程逻辑阵列（PLA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等主流PLD器件的结构和特点 讲解PLD器件的设计流程和硬件描述语言（HDL）在PLD设计中的作用（简要介绍，不深入HDL编程） 探讨PLD器件在数字系统设计中的优势和应用场景 第三部分：常用数字系统模块 第八章：存储器基础 介绍随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的基本概念 讲解静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的工作原理和存储单元结构 介绍ROM的类型（掩膜ROM、EPROM、EEPROM）及其工作方式 探讨存储器芯片的组织方式和接口 第九章：模数转换与数模转换 介绍模拟信号和数字信号的概念 讲解模数转换器（ADC）的基本原理，如逐次逼近型ADC、双积分型ADC、Flash ADC等 讲解数模转换器（DAC）的基本原理，如电阻梯形DAC、权电流DAC等 探讨ADC和DAC在实际系统中的应用，例如数据采集和信号生成 附录 常用逻辑符号汇总 布尔代数重要公式表 本书特色 原理清晰： 每一项概念的引入都伴随着清晰的逻辑推理和原理阐述，确保读者能从根本上理解。 实例丰富： 在介绍基本原理的同时，穿插了大量的典型电路设计实例，帮助读者将理论知识应用于实践。 结构严谨： 内容组织遵循逻辑上的递进关系，从基础概念到复杂系统，逐步深入。 图文并茂： 配备了大量的电路图、波形图、状态图等，直观易懂，有助于读者理解抽象的电路概念。 注重应用： 强调数字电路在实际系统中的应用，使学习更具目的性和实用性。 如何学习本书 建议读者在阅读本书时，结合纸笔进行电路图的绘制和推导，尝试自行设计和化简逻辑电路。对于初学者，可以先理解基本逻辑门和组合逻辑电路，再逐步深入到时序逻辑电路和更复杂的系统。书中的练习题是巩固知识、提升技能的重要途径，务必认真完成。 通过学习本书，您将能够： 理解并掌握二进制、布尔代数以及数字逻辑的基本原理。 熟练分析和设计各类组合逻辑电路和时序逻辑电路。 了解常用中规模集成电路和可编程逻辑器件的结构与应用。 掌握构建基本数字系统的关键技术。 我们希望《数字电路基础与设计》能成为您学习数字电路领域的得力助手。