
| 薛宏熙 清华大学计算机系教授。1962年毕业于清华大学自动控制系,毕业后在清华大学任教,其中1985年至1986年作为访问学者在加拿大多伦多大学进修。研究方向为数字系统设计自动化,包括模拟、逻辑综合、高层次综合、形式验证、软硬件协同设计、系统芯片设计工具研究等。讲授过的课程有:数字逻辑、计算机原理、计算机系统结构、数字系统自动设计、VHDL与集成电路设计等。出版著作有: 《数字系统计算机辅助设计》、 《数字系统设计自动化》等。译著有《VHDL简明教程》、 《用VHDL设计电子线路》、 《数字逻辑与VHD.. << 查看详细 |
| 第1章概论/1. 1.1从外部观察计算机/2 1.2数字计算机与模拟计算机/6 1.3计算机的内部结构/6 1.3.1计算机硬件的组成/7 1.3.2计算机软件的组成/11 1.4微型计算机的主要指标/13 1.5计算机的发展与应用/14 1.5.1制造工艺进步导致计算机性能提高/14 1.5.2计算机的普及与应用导致计算机产业发展/15 1.5.3远景展望/16 本章小结/17 习题/17 第2章数码系统——数据在计算机内部的表示形式/19 2.1数据表示形式的多样性/19 2.1.1适合于人的数据表示形式/19 2.1.2适合于计算机的表示形式——编码/20 2.1.3数据格式的相互转换/28 2.2机器数的编码格式/31 2.2.1二进制定点数的原码表示形式/32 .2.2.2二进制定点数的补码表示形式/34 2.2.3二进制定点小数的反码表示形式/42 2.2.4十进制数的二进制编码及运算/43 2.2.5浮点数的编码形式/46 2.3信息传输过程中的检错/纠错码/47 2.3.1奇偶校验码/48 2.3.2*海明校验码/49 2.3.3*循环冗余校验码/51 本章小结/56 习题/57 第3章用数字电路实现数据的存储与运算/62 3.1数字集成电路的基本元件——逻辑门/63 3.1.1mos晶体管/63 3.1.2逻辑门/65 3.2定点数的简单算术运算/70 3.2.1简单二进制加法器的实现(举例)/70 3.2.2简单二进制减法器的实现(举例)/78 3.2.3定点二进制数的补码加减法运算器/78 3.2.4定点二进制数乘法运算部件的实现/80 3.2.5定点二进制数除法运算部件的实现/82 3.2.6逻辑运算的实现(举例)/82 3.3数据的存储/83 3.4二进制定点数的乘法运算/87 3.4.1正数的定点小数乘法运算/87 3.4.2补码的乘法运算/92 3.5二进制定点数的除法运算/97 3.5.1正数的定点小数除法运算/97 3.5.2*补码的除法运算/100 3.6浮点数的算术运算/104 3.6.1浮点数的加减运算/104 3.6.2浮点数的乘除运算/105 3.6.3阶码的表示形式——补码和移码/107 3.6.4浮点数四则运算的小结/108 3.7算术逻辑运算单元(alu)举例/109 本章小结/111 习题/111 第4章计算机的核心部件——处理器/114 4.1处理器的工作过程简介/114 4.2数据在内存中与在处理器中的表示方式/116 4.3指令格式(机器码格式)/116 4.3.1操作码/117 4.3.2地址码/118 4.4寻址(编址)方式/119 4.4.1基本寻址方式概述/120 4.4.2寻址方式举例/122 4.5一个简单处理器(简化模型)的指令系统/123 4.6处理器的组成与设计/125 4.6.1处理器的组成/125 4.6.2处理器和内存的相互联系/127 4.6.3控制器/127 4.6.4处理器指令执行的详细流程/130 4.6.5处理器的(vhdl)行为描述/135 4.6.6处理器与内存相连组成一台计算机/143 4.7流水线技术/149 4.8精简指令系统计算机(risc)/151 本章小结/152 习题/152 第5章多级结构的存储器系统/154 5.1概述/154 5.2存储器分类/155 5.3主存储器的基本原理/156 5.3.1静态存储器的基本原理/158 5.3.2动态存储器的基本原理/159 5.3.3只读存储器(rom)/160 5.3.4主存储器的主要技术指标/162 5.4构成主存储器的有关技术/163 5.4.1主存容量的扩展/163 5.4.2单向数据总线和双向数据总线/164 5.4.3地址码的一级译码和二级译码/165 5.4.4主存的检错与纠错/167 5.4.5主存的并行读写技术/167 5.4.6cpu与主存的协同工作——同步与异步/169 5.4.7*同步动态随机存储器/169 5.4.8*rambus dram/170 5.4.9*双端口存储器/170 5.4.10*在dram芯片内加入缓存/171 5.5辅助存储器/171 5.5.1磁记录原理与记录方式/171 5.5.2磁盘存储器/174 5.5.3磁盘阵列存储器/176 5.5.4光盘存储器/178 5.5.5移动式存储器/181 5.6高速缓冲存储器/181 5.6.1高速缓存的工作原理/182 5.6.2地址映像/183 5.6.3替换算法和更新策略/185 5.7虚拟存储器/187 5.7.1虚拟存储器的基本概念/187 5.7.2段式虚拟存储器/187 5.7.3页式虚拟存储器/188 5.7.4段页式虚拟存储器/189 5.7.5快表与慢表/190 本章小结/191 习题/191 第6章计算机的输入输出设备/194 6.1图形和图像的点阵表示/195 6.2键盘输入设备/196 6.3定位输入设备/197 6.3.1鼠标器/197 6.3.2轨迹球/198 6.3.3触摸板/198 6.4扫描仪/198 6.4.1扫描仪的工作原理/198 6.4.2扫描仪的性能指标/199 6.5显示器/199 6.5.1crt显示器/200 6.5.2液晶显示器/202 6.6打印机/203 6.6.1针式打印机/203 6.6.2喷墨打印机/205 6.6.3激光打印机/206 6.7汉字输入/206 本章小结/208 习题/208 第7章计算机的输入输出系统/210.. 7.1概述/210 7.2计算机总线/212 7.2.1总线类型/212 7.2.2总线判优与仲裁/213 7.2.3总线通信控制/216 7.2.4总线的标准化和性能指标/218 7.2.5总线举例/219 7.3输入输出接口/222 7.3.1接口的功能与组成/222 7.3.2接口的分类/224 7.3.3串行接口的通信协议/224 7.4程序直接控制的输入输出方式/226 7.5程序中断输入输出方式/228 7.5.1中断的基本概念/228 7.5.2中断请求与判优/229 7.5.3中断响应与中断处理/232 7.5.4多重中断中的现场保存与恢复/234 7.6dma输入输出方式/235 7.6.1基本概念/235 7.6.2dma接口/237 7.6.3dma的工作方式/238 7.6.4dma的数据传送过程/238 7.7*通道控制与外围处理机控制方式/239 7.8*可编程接口电路举例——8255/240 7.9*8255的vhdl行为描述/245 本章小结/250 习题/251 附录aeda工具 quartusⅱ简介/253 a.1quartusⅱ的安装与运行/254 a.1.1quartusⅱ的首次安装/254 a.1.2申请授权文件/255 a.1.3改变quartus ⅱ主界面的样式/256 a.2设计流程/257 a.3项目的建立与版本管理/259 a.3.1建立一个新项目/259 a.3.2quartusⅱ项目的版本管理/261 a.4设计的原理图描述/263 a.4.1进入原理图编辑器/263 a.4.2从元件库中调入元件符号/264 a.4.3绘制原理图/265 a.5设计的vhdl描述/266 a.5.1进入文本编辑器/267 a.5.2在文本编辑器中编辑vhdl文件/267 a.5.3发现并纠正vhdl代码中的错误/268 a.5.4保存文件/270 a.6综合和编译/270 a.6.1进入编译器/270 a.6.2发现并纠正原理图中的错误/272 a.7模拟验证/273 a.7.1使用波形编辑器绘制测试向量波形/273 a.7.2执行模拟/276 a.8层次化设计实例/278 a.8.1在原理图编辑器中实现层次化设计/279 a.8.2vhdl设计描述与原理图混合使用的层次化设计/281 a.9时序分析器/284 a.10调用带参数的库元件/286 a.10.1在原理图编辑器中创建一个存储器/286 a.10.2初始化存储器的内容/291 a.10.3存储器的模拟实例/291 a.11可编程器件的物理实现/292 a.11.1引脚分配/293 a.11.2对目标器件编程/296 a.12用signaltapⅱ实时测试fpga中的信号波形/298 附录b硬件描述语言vhdl简介/303 b.1vhdl的产生与发展/303 b.2用vhdl建立电路模型/304 b.2.1电路模型/304 b.2.2实体声明与结构体/306 b.2.3结构体的描述方式/307 b.2.4标识符/308 b.3面向模拟器的某些特性/309 b.3.1模拟周期/310 b.3.2延迟时间/310 b.4vhdl中的对象/311 b.5数据类型/312 b.5.1标量类型/313 b.5.2复合类型/314 b.5.3子类型/316 b.5.4文件类型/316 b.5.5类型转换/317 b.6vhdl的词法单元/318 b.6.1注释/318 b.6.2数字/319 b.6.3字符/319 b.6.4字符串/320 b.6.5位串/320 b.7属性/320 b.8表达式与运算符/323 b.9子程序——过程与函数/326 b.10程序包与设计库/328 b.10.1程序包——设计中的数据共享/328 b.10.2设计库/329 b.10.3vhdl中名字的可见性/330 b.10.4library语句和use语句/331 b.11行为描述/332 b.11.1进程语句/332 b.11.2行为模型的顺序性/333 b.11.3行为模型的并行性/340 b.12结构描述/344 b.12.1端口的基本特征/345 b.12.2元件例化语句/346 b.12.3配置指定/347 b.12.4规则结构/348 b.12.5无连接端口/349 b.13重载/349 b.14vhdl保留字和预定义程序包/351 b.14.1vhdl保留字/351 b.14.2标准程序包standard/352 b.14.3ieee多值逻辑系统程序包std_logic_1164/359 参考文献... |
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