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第0章 绪论 1

§0．1 计算机发展简史 1

§0．2 数字信号与数字电路 2

0．2．1 数字信号 2

0．2．2 数字电路的优点 2

§0．3 计算机的基本结构 4

§0．4 计算机的运行 5

§0．5 计算机与数字系统 7

第1章 计算机中的数制和码制 9

§1．1 计算机中的数制 9

1．1．1 十进制 9

1．1．2 R进制 10

1．1．3 二进制 10

1．1．4 二进制的优点 11

1．1．5 数制间的转换 13

1．1．6 八进制与十六进制 14

§1．2 计算机中数的表示方法与格式 16

1．2．1 码的概念(二进制码与循环码) 16

1．2．2 实数在计算机中的表示 17

1．2．3 定点数与浮点数 21

1．2．4 十进制数的表示方法 24

§1．3 非数值数据在计算机中的表示方法 25

[总结] 28

第2章 逻辑函数与门网络 29

§2．1 逻辑代数的基本知识 29

2．1．1 逻辑代数的基本运算 29

2．1．2 逻辑代数的基本定律 33

2．1．3 逻辑代数的基本规则 34

2．1．4 逻辑代数的常用公式 36

2．1．5 逻辑运算的完备集 37

§2．2 逻辑函数及其描述方法 37

2．2．1 逻辑表达式 37

2．2．2 逻辑图 38

2．2．3 真值表 38

2．2．4 卡诺图 39

2．2．5 标准表达式 39

2．2．6 最大项和或-与表达式 41

2．2．7 非完全定义逻辑函数的描述 42

§2．3 门电路的基本知识 43

2．3．1 正逻辑与负逻辑 43

2．3．2 非门的电路模型 44

2．3．3 其他门电路 44

2．3．4 门电路的主要技术要求 45

2．3．5 互补输出电路结构及其使用 49

2．3．6 集成门电路的外部封装 50

§2．4 逻辑函数的简化 51

2．4．1 逻辑简化的意义和标准 51

2．4．2 公式法简化 51

2．4．3 卡诺图法简化 52

2．4．4 计算机辅助逻辑简化 54

§2．5 组合逻辑电路 55

2．5．1 组合逻辑电路的定义与特点 55

2．5．2 组合逻辑电路的分析 56

2．5．3 用混合逻辑电路图的方法描述组合逻辑电路 58

2．5．4 组合逻辑电路的语言描述方法 60

2．5．5 几种常用的组合逻辑模块 61

2．6．1 最小化设计 75

§2．6 组合逻辑电路的设计 75

2．6．2 标准化设计 78

§2．7 可编程逻辑器件 82

§2．8 电子设计自动化与逻辑模拟 87

2．8．1 ASIC概述 87

2．8．2 PLD的开发过程 89

2．8．3 逻辑仿真 91

§2．9 门网络的竞争与险象 95

2．9．1 产生险象的原因 95

2．9．2 消除险象的方法 98

§2．10 故障检测与可测试设计 99

2．10．1 故障检测与故障模拟 99

2．10．2 可测试设计与边界扫描技术 99

[总结] 100

3．1．1 基本触发器的原理和应用 102

第3章 时序逻辑电路 102

§3．1 触发器的原理和应用 102

3．1．2 二进制信息的存储与传送 105

§3．2 锁存器与触发器 106

3．2．1 锁存器 106

3．2．2 无竞态触发器 107

3．2．3 其他功能的触发器 111

3．2．4 集成触发器 111

§3．3 同步时序逻辑电路的分析与描述 113

3．3．1 时序逻辑电路的基本结构与方程描述 113

3．3．2 时序逻辑电路的真值表、卡诺图描述 115

3．3．3 同步时序逻辑电路的分析与状态图 117

3．4．1 数据寄存器 121

§3．4 常用时序逻辑电路模块 121

3．3．4 时序逻辑电路的语言描述 121

3．4．2 移位寄存器 122

3．4．3 计数器 132

§3．5 含中规模集成电路的时序逻辑电路分析 144

§3．6 时序逻辑电路的设计 145

3．6．1 状态的等价与简化 145

3．6．2 状态编码的概念与原则 147

3．6．3 时序逻辑电路设计举例 148

3．6．4 对时序逻辑电路设计的讨论 153

§3．7 用中规模集成逻辑电路设计时序逻辑电路 153

§3．8 可编程逻辑器件及其应用 155

3．8．1 CPLD简介 155

3．8．2 用CPLD设计时序逻辑电路 159

[总结] 160

第4章 算术逻辑运算电路 162

§4．1 基本算术运算电路 162

4．1．1 1位全加器 162

4．1．2 多位全加器 164

4．1．3 算法移位 165

4．1．4 比较运算 166

§4．2 ALU的组织 168

4．2．1 加法运算与ALU的组织 168

4．2．2 减法运算与求补电路 170

4．2．3 乘法的实现与ALU结构 172

4．2．4 除法的实现与ALU结构 180

§4．3 逻辑运算和中规模集成ALU模块 186

4．3．1 逻辑运算的基本方式 186

4．3．2 中规模集成ALU模块 187

4．4．1 1位BCD码运算 189

§4．4 BCD码算法 189

4．4．2 多位BCD码加法电路 190

4．4．3 BCD码乘法 192

[总结] 193

第5章 存储器 194

§5．1 主存储器 194

5．1．1 存储器的基本结构 194

5．1．2 线性译码器 195

5．1．3 基本静态存储单元 196

5．1．4 双向译码方式与相应的静态RAM基本存储单元 197

5．1．5 存储器的容量扩展 199

5．1．6 静态RAM的概念及其读/写过程 203

5．1．7 动态RAM的基本存储单元 203

5．2．1 固定ROM 208

§5．2 只读存储器 208

5．2．2 可编程ROM 210

5．2．3 在系统编程技术——ISP技术 212

§5．3 其他存储器 212

5．3．1 磁表面存储器 212

5．3．2 光学存储器 218

§5．4 存储器的层次化体系与管理 220

5．4．1 存储器的层次化体系 220

5．4．2 超高速缓存与主存之间的数据交换 221

5．4．3 存储器的管理 222

§5．5 虚拟存储器的概念 222

5．5．1 虚拟存储器 222

5．5．2 虚拟存储器的调用方式 223

5．5．3 按内容访问存储器 224

[总结] 226

第6章 终端、总线与接口 228

6．1．1 部分输入设备的转换原理 229

§6．1 外部信息与二进制代码之间的转换 229

6．1．2 部分输出设备的转换原理 233

§6．2 数模与模数转换 236

6．2．1 数模转换的基本原理 236

6．2．2 常用的D/A转换方案 237

6．2．3 D/A转换的主要技术指标 242

6．2．4 模数转换的基本原理 244

6．2．5 几种常见的A/D转换方案 247

§6．3 终端与存储器之间的通信 258

6．3．1 总线的提出 258

6．3．2 外设与总线的连接 258

6．3．4 总线结构 261

6．3．5 数据在总线上的传送方式 261

6．3．3 外部设备的地址模式 261

6．3．6 标准总线 263

§6．4 计算机的接口 266

6．4．1 计算机与终端的信息交换方式 266

6．4．2 接口电路举例 267

§6．5 计算机数据的远地传送 271

6．5．1 数据串行传送方式 271

6．5．2 校验码及校验电路 272

6．5．3 串/并转换电路 273

[总结] 273

第7章 控制单元 276

§7．1 计算机中的寄存器及其控制信号 276

§7．2 指令的执行过程 279

7．2．1 加法指令 279

7．2．3 取操作数指令 280

7．2．2 减法指令 280

7．2．4 存储指令 281

§7．3 控制电路的硬件结构 284

7．3．1 控制电路的任务 284

7．3．2 控制电路的硬件设计 285

§7．4 其他类型指令的执行过程 289

7．4．1 无操作指令 289

7．4．2 移位指令 290

§7．5 微程序控制方式 291

§7．6 全硬件数字系统控制器的设计 295

7．6．1 系统算法流程图的确定 295

7．6．2 逻辑划分与系统结构的确定 296

7．6．3 各模块的设计 299

7．6．4 控制器的设计 300

7．6．5 采用PLD设计 306

[总结] 310

第8章 计算机结构 311

§8．1 微处理器发展概况 311

§8．2 计算机的指令格式 312

§8．3 堆栈结构 314

§8．4 计算机中的寻址方式 315

8．4．1 直接寻址 315

8．4．2 立即寻址 315

8．4．3 间接寻址 315

8．4．4 相对寻址 316

8．4．5 变址寻址 316

§8．5 标志码、条件码和状态寄存器 318

§8．6 多程序与多指令运行 319

8．6．2 多指令运行(流水线方式) 320

8．6．1 多程序运行 320

§8．7 精简指令集计算机 321

[总结] 322

第9章 数字集成逻辑电路及其应用 323

§9．1 晶体管开关电路 323

9．1．1 MOS晶体管的开关特性 323

9．1．2 单沟道模拟开关电路 324

9．1．3 CMOS双向模拟开关单元 325

9．1．4 CMOS多路模拟开关(AMUX) 328

9．1．5 双极型模拟开关 329

9．1．6 二极管开关 332

§9．2 门电路 334

9．2．1 门电路的基本结构 334

9．2．2 门电路的传输特性与技术指标 335

9．2．3 几种常用的门电路工艺与结构 337

9．2．4 动态门的概念 355

§9．3 开关信号的产生 356

9．3．1 张弛振荡原理 357

9．3．2 双稳态触发器 361

9．3．3 单稳态触发器 365

9．3．4 自激多谐振荡器 370

9．3．5 555定时器 374

＊9．3．6 负阻器件及其应用 378

[总结] 379

习题 381

附录一 国家标准GB4728．12-85《电气图用图形符号 二进制逻辑单元》简介 446

附录二 VHDL简明教程 452

英汉名词术语对照 495

参考文献 500