具体描述
本书以8086/80x86/Penfium为样板机，介绍微型计算机的数据类型，微处理器结构及微型计算机工作原理，半导体存储器技术，寻址方式、指令系统及汇编语言程序设计，中断、输入，输出接口和总线技术。本书内容全面、知识丰富、讲究实用，注重由浅入深、循序渐进，知识力求新颖，并从应用角度出发，软、硬件相结合地讲述基本原理及使用方法，每章都有习题，最后给出了实验方法。
本书可作为高职高专院校学生和老师的教学用书，也可供从事电子技术、计算机应用与开发的科研人员学习和工程技术人员参考。
全书共分9章：第l章介绍微型计算机系统的主要技术指标、数据类型和软、硬件构成；第2章介绍8086/80x86/Pentium微处理器的结构和基本工作原理；第3章介绍半导体存储器的基本原理、微型计算机的存储结构、高速缓存和虚拟存储的基本原理；第4章介绍80x86的寻址方式和指令系统；第5章介绍汇编语言程序设计基本步骤、DOS系统调用和BIOS系统调用以及汇编语言与C语言程序连接方法；第6章介绍输入/输出接口的结构、中断处理过程和串行接口以及并行接口的应用；第7章介绍总线体系结构、各种系统总线和常用外总线的特点；第8章介绍键盘、鼠标、显卡、显示器、各种打印机、硬盘驱动器、光盘驱动器等的基本工作原理：第9章介绍汇编语言程序实验方法，串行口、并行口和USB接口编程方法。
深入探索现代计算的基石：从底层架构到高效实现 图书名称：数字逻辑设计与系统实现 图书简介： 本书旨在为读者构建一个坚实、全面的数字系统设计与实现的基础认知框架。它不仅仅是一本关于逻辑门和布尔代数的教科书，更是一部引导读者深入理解现代电子设备和计算机系统如何从最基础的物理开关蜕变为复杂计算引擎的权威指南。我们的目标是培养读者从抽象的系统需求到具体的硬件实现之间的转化能力，着重强调设计方法、性能优化和实际应用。 第一部分：逻辑基础与组合电路的构建 本部分将从最基本的电子信号和逻辑门开始，奠定整个数字电路设计的基础。 1. 信号、数制与编码体系： 我们将首先探讨二进制世界的核心——电压电平如何代表逻辑状态（0和1）。随后，深入解析十进制、二进制、八进制和十六进制之间的相互转换，这对于理解数据在硬件中的表示至关重要。重点将放在各种编码方案上，包括但不限于BCD码、格雷码（Gray Code），以及它们在特定应用场景中的优势与劣势。特别地，我们会详细讨论带符号数的表示，如原码、反码和补码，并分析补码在加减运算中的统一性和效率。 2. 布尔代数与逻辑函数化简： 这一章是通往逻辑设计的核心。我们将复习香农的布尔代数公理体系，并引入德摩根定律、分配律等关键定理。随后，重点转向逻辑函数的标准形式——最小项之和（SOP）和最大项之积（POS）。为了实现高效的硬件，我们必须掌握逻辑化简的艺术。书中将详尽介绍卡诺图（Karnaugh Map） 的使用技巧，覆盖三变量到五变量的化简，并引入更通用的Quine-McCluskey（QM）算法，适用于复杂或多变量函数的精确最简求解。 3. 组合逻辑器件的设计与应用： 基础工具准备就绪后，我们开始构建实际的逻辑功能块。本章将详细分析多路选择器（MUX）、译码器（Decoder）、编码器（Encoder） 和加法器（Adder） 的内部结构和工作原理。对于加法器，我们将区分半加器、全加器，并深入探讨串行加法器、并行加法器，以及先行进位加法器（Carry-Lookahead Adder） 的设计，解析其如何通过牺牲资源来显著提高运算速度。此外，还将探讨数字比较器和奇偶校验发生器的实现。 第二部分：时序逻辑与状态机的艺术 组合电路的输出仅取决于当前输入，而时序电路则引入了“记忆”的概念，这是实现存储、计数和控制逻辑的关键。 4. 基本存储单元：锁存器与触发器： 我们将区分电平敏感的锁存器（Latch）和边沿敏感的触发器（Flip-Flop）。着重解析SR锁存器、D锁存器，以及它们存在的“不确定态”问题。随后，深入研究四种主要的触发器类型：SR、D、JK和T触发器，重点分析其特性方程、状态表和时序图。讲解如何通过对输入进行巧妙约束（如将JK转为T或D）来简化设计。 5. 时序逻辑电路的应用：寄存器与计数器： 触发器组合起来构成了存储单元。本章将介绍寄存器（Register）的构造，包括数据加载、清零和并行/串行输入/输出的能力。在计数器方面，我们将区分异步（Ripple）计数器和同步计数器，并详细分析同步计数器如何解决异步计数器中存在的毛刺（Glitch） 和延迟传播问题。此外，还将介绍随机访问存储器（RAM） 和只读存储器（ROM） 的基本寻址结构。 6. 有限状态机（FSM）的设计与分析： FSM是现代数字控制系统的核心抽象模型。本部分将严格区分米利（Mealy）模型和穆尔（Moore）模型，并探讨两者的等价性与适用场景。我们将系统地介绍FSM的设计流程：从需求分析、状态图绘制、状态化简（使用等效状态分析法）到最终的电路实现（基于D触发器或JK触发器）。书中将用多个实际案例，如序列检测器和交通灯控制器，来巩固读者的建模能力。 第三部分：复杂系统的集成与描述语言 现代复杂系统不再适合使用门级逻辑图来设计，我们需要更高级的抽象工具。 7. 硬件描述语言（HDL）基础：VHDL与Verilog： 本章引入硬件描述语言（HDL） 作为设计工具。我们将以结构化和行为化的方式介绍VHDL或Verilog（根据课程侧重点选择或并重）。重点关注如何使用这些语言描述组合逻辑（如使用`assign`或`always`块）和时序逻辑（如使用同步时钟驱动的`always`块）。我们将解析层次化设计（Hierarchy）的概念，以及如何通过模块化来管理大型设计。 8. 寄存器传输级（RTL）设计与综合： 掌握HDL后，设计目标转向RTL层面。我们将探讨如何用HDL代码来描述数据路径（如算术逻辑单元ALU的实现）和控制单元（FSM的状态编码与输出逻辑）。深入讲解综合（Synthesis） 的过程，即HDL代码如何被翻译成实际的门级网表（Netlist），以及设计者应如何编写代码以确保综合工具生成高效、满足时序约束的电路。 第四部分：算术运算与数据通路 本部分聚焦于计算机核心——如何高效地执行算术和逻辑运算。 9. 算术逻辑单元（ALU）的设计： 从最基本的加法器开始，我们将扩展到减法、乘法和除法运算的硬件实现。重点分析阵列乘法器和Booth算法在硬件中的映射。此外，还将探讨浮点数的表示标准（IEEE 754）及其在硬件中进行加减/乘除操作的基本流程。 10. 数据通路与控制： 最终，我们将把ALU、寄存器堆栈、内存接口等组件连接起来，形成一个完整的数据通路。本章的核心在于控制单元的设计。我们将分析硬布线控制（Hardwired Control）和微程序控制（Microprogrammed Control）的优缺点，并演示如何通过时序逻辑和状态机来生成精确的控制信号，以驱动数据通路完成一条指令的执行周期。 总结： 本书的编写风格力求严谨而不失生动，通过大量的实例分析和设计流程的剖析，确保读者不仅理解“是什么”，更掌握“如何做”。完成本书的学习后，读者将具备独立完成复杂数字系统前端设计（RTL级）的能力，并能熟练应用现代EDA工具进行仿真和验证，为进入更高级的计算机体系结构、嵌入式系统或集成电路设计领域打下坚实的基础。
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