計算機組成原理（第3版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

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內容簡介

　　本書為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。
　　本書以當前主流微型計算機技術為背景，以建立係統級的整機概念為目的，深入介紹計算機各功能子係統的邏輯組成和工作機製。全書共7章。第1章概述計算機的基本概念、發展曆程和係統的硬件、軟件組織及性能指標；第2章介紹數據信息的錶示、運算和校驗方法；第3章介紹CPU子係統的工作原理和多核等前沿的性能提升技術；第4章介紹存儲子係統的存儲原理、主存設計和性能改進措施；第5章介紹I/O子係統，包括接口、總綫以及中斷、DMA和通道等I/O傳輸控製方式；第6章介紹顯示器等常見輸入/輸齣設備的工作原理；第7章以一個硬件係統模型的設計作為全書的總結。

作者簡介

紀祿平，男，電子科技大學計算機科學與工程學院副教授，2008年博士畢業於電子科技大學計算機軟件與理論專業，從事計算機組成原理、數據庫原理與應用、軟件項目管理等課程的講授，研究方嚮：模式識彆（生物特徵）、神經網絡。

目錄

第1章 概論 （1）
1．1 計算機的基本概念 （1）
1．1．1 信息的數字化錶示 （5）
1．1．2 存儲程序工作方式 （5）
1．1．3 計算機的分類 （6）
1．2 計算機的誕生和發展 （8）
1．2．1 馮諾依曼體係 （8）
1．2．2 計算機發展曆程 （9）
1．2．3 未來的發展趨勢 （12）
1．3 計算機係統的組織 （13）
1．3．1 硬件係統 （13）
1．3．2 軟件係統 （18）
1．3．3 硬件、軟件係統層次結構 （20）
1．3．4 硬件、軟件功能劃分與邏輯等價 （23）
1．4 計算機的特點與性能指標 （24）
1．4．1 計算機的特點 （24）
1．4．2 計算機的主要性能指標 （24）
習題1 （28）
第2章 數據的錶示、運算與校驗 （29）
2．1 數值型數據的錶示 （29）
2．1．1 進位計數製 （29）
2．1．2 帶符號數的錶示 （35）
2．1．3 定點數與浮點數 （40）
2．2 字符型數據的錶示 （46）
2．3 運算方法 （48）
2．3．1 定點加減運算 （48）
2．3．2 溢齣的判斷與移位 （50）
2．3．3 定點乘法運算 （53）
2．3．4 定點除法運算 （60）
2．3．5 浮點四則運算 （65）
2．4 常用的數據校驗方法 （67）
2．4．1 奇偶校驗 （68）
2．4．2 海明校驗 （69）
2．4．3 循環冗餘校驗 （71）
習題2 （73）
第3章 CPU子係統 （75）
3．1 概述 （75）
3．1．1 CPU的基本組成 （75）
3．1．2 CPU的工作原理 （81）
3．1．3 CPU的指令集類型 （82）
3．1．4 CPU的發展曆程 （83）
3．2 指令係統 （86）
3．2．1 指令格式 （86）
3．2．2 尋址方式 （92）
3．2．3 指令的功能和類型 （107）
3．3 CPU的基本模型 （115）
3．3．1 CPU設計步驟 （116）
3．3．2 模型機的指令係統 （116）
3．3．3 模型機的組成與數據通路 （120）
3．4 運算部件 （124）
3．4．1 加法單元 （124）
3．4．2 加法器與進位邏輯 （125）
3．4．3 算術邏輯運算部件 （128）
3．4．4 運算器的組織 （132）
3．5 組閤邏輯控製方式 （134）
3．5．1 組閤邏輯控製器時序係統 （135）
3．5．2 指令流程與操作時間錶 （136）
3．5．3 微命令的綜閤與産生 （146）
3．6 微程序控製方式 （148）
3．6．1 微程序控製的基本原理 （148）
3．6．2 微指令編碼與微地址形成 （150）
3．6．3 模型機微指令格式 （153）
3．6．4 模型機微程序設計 （156）
3．7 CPU性能的提升技術 （162）
3．7．1 流水綫技術 （163）
3．7．2 SMT與超綫程 （167）
3．7．3 多核技術 （168）
3．8 經典處理器介紹 （172）
3．8．1 Intel 8086/8088 （172）
3．8．2 Intel 80386/80486 （175）
3．8．3 Pentium微處理器 （178）
3．8．4 Alpha微處理器 （180）
3．8．5 CRAY-1 （181）
3．8．6 Transputer （183）
習題3 （184）
第4章 存儲子係統 （185）
4．1 概述 （185）
4．1．1 存儲係統的層次結構 （185）
4．1．2 物理存儲器與虛擬存儲器 （189）
4．1．3 存儲器的分類 （189）
4．1．4 存儲器的技術指標 （192）
4．2 半導體存儲原理 （193）
4．2．1 雙極型存儲單元 （193）
4．2．2 靜態MOS存儲單元 （196）
4．2．3 動態MOS存儲單元 （201）
4．2．4 半導體隻讀存儲器 （206）
4．3 主存儲器的組織 （209）
4．3．1 主存儲器的設計原則 （210）
4．3．2 主存儲器的邏輯設計 （211）
4．3．3 主存儲器的外部連接方式 （214）
4．3．4 常見的主存儲器芯片技術 （217）
4．3．5 存儲器的刷新與校驗 （220）
4．4 磁錶麵存儲器原理 （222）
4．4．1 存儲介質與磁頭 （222）
4．4．2 讀寫原理 （224）
4．4．3 磁記錄的編碼方式 （226）
4．5 磁盤存儲器及其接口 （230）
4．5．1 軟盤存儲器 （230）
4．5．2 硬盤存儲器 （233）
4．5．3 技術指標與數據校驗 （242）
4．5．4 磁盤適配器 （244）
4．6 光學存儲及器件 （247）
4．6．1 光存儲原理 （247）
4．6．2 光盤存儲器 （249）
4．6．3 光盤驅動器及其發展方嚮 （251）
4．7 存儲係統性能的改進措施 （254）
4．7．1 高速緩衝存儲器 （254）
4．7．2 虛擬存儲器 （260）
4．7．3 雙端口存儲器 （265）
4．6．4 並行存儲器 （266）
4．6．5 聯想存儲器 （270）
習題4 （271）
第5章 總綫與輸入/輸齣子係統 （273）
5．1 概述 （273）
5．1．1 總綫簡介 （274）
5．1．2 接口的功能與類型 （275）
5．1．3 輸入/輸齣控製方式 （278）
5．2 總綫 （280）
5．2．1 總綫的特性與分類 （281）
5．2．2 總綫的標準 （283）
5．2．3 總綫的設計要素 （285）
5．2．4 PCI總綫介紹 （291）
5．3 直接程序傳輸方式與接口 （294）
5．4 中斷方式與接口 （295）
5．4．1 中斷的相關概念 （295）
5．4．2 中斷請求 （300）
5．4．3 中斷判優 （301）
5．4．4 中斷響應 （305）
5．4．5 中斷處理 （308）
5．4．6 中斷接口組成模型 （311）
5．4．7 典型中斷接口舉例 （314）
5．5 DMA方式與接口 （317）
5．5．1 DMA方式基本概念 （318）
5．5．2 DMA控製器與接口的連接 （321）
5．5．3 DMA控製器的組成 （324）
5．5．4 DMA傳輸操作過程 （328）
5．5．5 典型DMA接口舉例 （329）
5．6 IOP和PPU （334）
5．6．1 通道的係統結構 （335）
5．6．2 通道的類型 （335）
5．6．3 通道的工作原理 （337）
習題5 （339）
第6章 輸入/輸齣設備及接口 （341）
6．1 概述 （341）
6．1．1 輸入/輸齣設備的一般功能 （341）
6．1．2 輸入/輸齣設備的類型 （342）
6．1．3 輸入/輸齣設備與主機係統間的信息交換 （345）
6．2 鍵盤及接口 （346）
6．2．1 鍵盤的類型 （346）
6．2．2 硬件掃描鍵盤 （349）
6．2．3 軟件掃描鍵盤 （350）
6．3 顯示設備及接口 （353）
6．3．1 顯示器的分類 （353）
6．3．2 顯示器的成像原理 （354）
6．3．3 CRT顯示器 （361）
6．3．4 LCD顯示器 （367）
6．3．5 顯示適配器及工作原理 （374）
6．4 打印設備及接口 （378）
6．4．1 概述 （378）
6．4．2 打印機的性能指標 （380）
6．4．3 點陣針式打印機 （381）
6．4．4 噴墨打印機 （385）
6．4．5 激光打印機 （387）
6．4．6 打印機適配器 （390）
6．4．7 3D打印技術簡介 （391）
6．5 其他輸入/輸齣設備 （392）
6．5．1 光學字符識彆設備 （392）
6．5．2 圖形圖像輸入設備 （393）
6．5．3 語音識彆設備 （395）
6．5．4 條形碼與二維碼識彆儀 （396）
習題6 （399）
第7章 計算機硬件係統模型 （400）
7．1 模型機係統及其信號互連 （400）
7．1．1 係統組成 （400）
7．1．2 係統總綫 （401）
7．1．3 各部件的信號綫 （402）
7．2 模型機典型I/O操作舉例 （406）
7．2．1 直接程序傳輸方式的I/O操作 （406）
7．2．2 中斷方式下的I/O操作 （407）
7．2．3 DMA方式下的I/O操作 （408）
7．3 係統配置舉例 （409）
習題7 （411）
參考文獻 （412）

前言/序言

《數字電路基礎與設計》 前言 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字電路設計與分析的學習平颱。從最基本的邏輯門操作到復雜的時序電路構建，我們力求條理清晰、循序漸進，幫助讀者掌握數字電路設計的核心原理和實踐技巧。本書適閤電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的本科生、研究生，以及對數字電路設計感興趣的業餘愛好者。 目錄概述 本書內容涵蓋以下主要章節： 第一部分：數字邏輯基礎 第一章：二進製數與編碼 介紹二進製、十進製、十六進製之間的轉換 講解各種編碼方案，如ASCII碼、BCD碼等 深入探討原碼、反碼、補碼的錶示方法及其運算 第二章：布爾代數與邏輯門 係統闡述布爾代數的基本定理和定律 詳細介紹與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門、同或門等基本邏輯門的功能和符號 講解邏輯函數的最小項展開式和最大項展開式 第三章：組閤邏輯電路 介紹組閤邏輯電路的分析與設計方法 重點講解編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據分配器等常用組閤邏輯模塊 深入探討加法器（半加器、全加器）、減法器、比較器等算術邏輯單元的設計 引入卡諾圖（Karnaugh Map）作為化簡組閤邏輯函數的重要工具，講解其使用技巧和步驟 第四章：時序邏輯電路 區分組閤邏輯與時序邏輯的根本區彆 詳細介紹觸發器（SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器）的工作原理、狀態轉移圖和真值錶 講解鎖存器（Latch）與觸發器（Flip-flop）的差異 介紹同步時序電路和異步時序電路的概念 第五章：時序邏輯電路設計 引導讀者如何從需求分析到狀態圖、狀態錶的設計 講解狀態最小化技術 詳細闡述如何將狀態錶轉換為邏輯電路，包括輸入邏輯和輸齣邏輯的設計 介紹移位寄存器（Shift Register）及其應用，如移位、循環移位等 講解計數器（Counter）的分類（同步計數器、異步計數器、行波計數器）和設計，包括二進製計數器、十進製計數器、任意模數計數器等 第二部分：中規模集成電路與可編程邏輯器件 第六章：中規模集成電路（MSI）應用 深入探討常用MSI器件的內部結構和外部接口 講解如何利用MSI器件構建更復雜的邏輯係統，減少設計復雜度 介紹數碼顯示驅動電路的設計 第七章：可編程邏輯器件（PLD） 介紹通用陣列邏輯（GAL）、可編程隻讀存儲器（PROM）、可編程邏輯陣列（PLA）、復雜可編程邏輯器件（CPLD）、現場可編程門陣列（FPGA）等主流PLD器件的結構和特點 講解PLD器件的設計流程和硬件描述語言（HDL）在PLD設計中的作用（簡要介紹，不深入HDL編程） 探討PLD器件在數字係統設計中的優勢和應用場景 第三部分：常用數字係統模塊 第八章：存儲器基礎 介紹隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的基本概念 講解靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM）的工作原理和存儲單元結構 介紹ROM的類型（掩膜ROM、EPROM、EEPROM）及其工作方式 探討存儲器芯片的組織方式和接口 第九章：模數轉換與數模轉換 介紹模擬信號和數字信號的概念 講解模數轉換器（ADC）的基本原理，如逐次逼近型ADC、雙積分型ADC、Flash ADC等 講解數模轉換器（DAC）的基本原理，如電阻梯形DAC、權電流DAC等 探討ADC和DAC在實際係統中的應用，例如數據采集和信號生成 附錄 常用邏輯符號匯總 布爾代數重要公式錶 本書特色 原理清晰： 每一項概念的引入都伴隨著清晰的邏輯推理和原理闡述，確保讀者能從根本上理解。 實例豐富： 在介紹基本原理的同時，穿插瞭大量的典型電路設計實例，幫助讀者將理論知識應用於實踐。 結構嚴謹： 內容組織遵循邏輯上的遞進關係，從基礎概念到復雜係統，逐步深入。 圖文並茂： 配備瞭大量的電路圖、波形圖、狀態圖等，直觀易懂，有助於讀者理解抽象的電路概念。 注重應用： 強調數字電路在實際係統中的應用，使學習更具目的性和實用性。 如何學習本書 建議讀者在閱讀本書時，結閤紙筆進行電路圖的繪製和推導，嘗試自行設計和化簡邏輯電路。對於初學者，可以先理解基本邏輯門和組閤邏輯電路，再逐步深入到時序邏輯電路和更復雜的係統。書中的練習題是鞏固知識、提升技能的重要途徑，務必認真完成。 通過學習本書，您將能夠： 理解並掌握二進製、布爾代數以及數字邏輯的基本原理。 熟練分析和設計各類組閤邏輯電路和時序邏輯電路。 瞭解常用中規模集成電路和可編程邏輯器件的結構與應用。 掌握構建基本數字係統的關鍵技術。 我們希望《數字電路基礎與設計》能成為您學習數字電路領域的得力助手。