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出版者:湖南人民出版社

作者:徐士良

出品人:

页数:156

译者:

出版时间:1998-6-1

价格:12.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302029878

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 计算机入门
• 信息技术
• 基础知识
• IT基础
• 电脑基础
• 数字技术
• 信息处理
• 科技
• 学习

《数字逻辑与计算机组成原理》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的视角，剖析现代计算机系统的基石——数字逻辑电路和底层硬件结构。它不仅仅是理论知识的堆砌，更是一座连接抽象逻辑与具体硬件实现的桥梁，致力于帮助读者彻底理解计算机“如何思考”和“如何运作”的底层机制。 第一部分：数字世界的基石——逻辑与运算 本部分将从最基础的二进制系统入手，系统阐述信息在计算机内部的表示方式。 1. 逻辑代数与布尔代数： 深入探讨莱布尼茨开创的布尔代数理论，解析其公理、定理与运算法则。重点讲解逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的基本功能、真值表及其在电路图中的标准符号表示。我们会详细分析如何使用卡诺图（Karnaugh Maps）和代数化简方法，对复杂逻辑表达式进行最优化设计，以减少硬件资源和提高运行效率。 2. 组合逻辑电路设计： 基于逻辑门，构建实现特定功能的组合电路。内容涵盖译码器（Decoders）、编码器（Encoders）、数据选择器（Multiplexers，MUX）和数据分配器（Demultiplexers，DEMUX）的工作原理及其在数据路由和选择中的应用。此外，本书将详细讲解加法器（Half Adder, Full Adder）和算术逻辑单元（ALU）的基本设计思想，为后续的算术运算打下坚实基础。 3. 触发器与时序逻辑： 本章深入时序电路的世界，这是实现记忆和状态保持功能的关键。我们将透彻分析基本触发器（如SR, D, JK, T触发器）的建立时间、保持时间和约束条件，理解它们如何通过时钟信号同步工作。进而，探讨更复杂的时序电路结构，包括寄存器（Registers）、移位寄存器（Shift Registers）及其在数据并行/串行转换中的应用。 4. 计数器电路： 详细介绍异步（Ripple）计数器和同步计数器（Synchronous Counters）的设计与实现。内容将扩展到环形计数器（Ring Counter）和扭环计数器（Twisted-Ring Counter）等特殊结构，并讨论如何通过控制逻辑设计特定模数的计数器，用于定时、频率分频和状态机控制。 第二部分：硬件的骨架——计算机系统结构 在掌握了基础逻辑构建模块后，本书将视角转向如何将这些模块集成，形成一台功能完备的计算机。 1. 计算机的体系结构概述： 介绍冯·诺依曼结构和哈佛结构的核心差异及其各自的优缺点。阐述计算机系统的基本组成部分：运算器、控制器、存储器和输入/输出设备，并明确它们之间的交互关系。 2. 数据通路设计与控制单元： 深入剖析数据通路（Datapath）的设计，包括ALU的增强功能（如比较、移位操作）以及数据如何在寄存器组、内存和ALU之间流动。重点讲解控制器（Control Unit）的两种主要实现方式：硬布线控制（Hardwired Control）和微程序控制（Microprogrammed Control）。通过解析指令周期的各个阶段（取指、译码、执行、写回），读者将清晰地理解CPU如何响应一条机器指令。 3. 指令集架构（ISA）导论： 探讨指令集设计对计算机性能的影响。介绍不同寻址方式（立即数、直接、间接、寄存器、相对寻址）的实现细节和效率分析。分类讲解数据传输指令、算术逻辑指令、程序控制指令（跳转、分支）和栈操作指令的功能。分析RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）的设计哲学及其对现代处理器发展的影响。 4. 存储器系统层次结构： 存储系统是决定计算机性能的关键瓶颈之一。本书将详细描述存储器的层次结构：从速度最快但容量最小的寄存器文件，到高速缓存（Cache），再到主存储器（RAM/ROM），直至大容量的二级/三级存储。重点剖析高速缓存的工作原理，包括块的映射方式（直接映射、全相联、组相联）、替换策略（LRU、无规等）以及写策略（直写、回写法），并量化分析命中率对系统性能的实际影响。 5. 输入/输出（I/O）系统： 介绍数据如何在CPU与外部设备之间高效传输。讨论程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）的工作流程和适用场景。阐述I/O端口的编址方式（统一编址与独立编址）以及总线（Bus）的仲裁机制，确保系统中多个设备能有序地共享数据传输通道。 本书的特色： 本书在理论讲解的同时，高度重视实验验证。每章后都配有大量的逻辑电路设计习题，并鼓励读者使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog的简化概念）或逻辑仿真工具来验证所学的组合逻辑和时序电路设计，将抽象的电路图转化为可运行的模型。通过对经典计算机模型（如简化的MIPS或DLX流水线概念的引入）的剖析，读者将能建立起从晶体管级别到系统软件接口的完整认知框架。 适用对象： 计算机科学、电子工程、通信工程等相关专业本科生，以及希望深入了解计算机底层硬件原理的IT专业人员和高级爱好者。

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