計(jì)算機(jī)原理綜合課程設(shè)計(jì)

前言

　　計(jì)算機(jī)原理綜合課程設(shè)計(jì)是訓(xùn)練計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生全面掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)的實(shí)踐課程。通過這一課程的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的計(jì)算機(jī)理論和方法，通過實(shí)際的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)融合在一起，從而更加全面透徹地掌握計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)知識(shí)，培養(yǎng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)制作的技能。通過本課程的學(xué)習(xí)和演練，對(duì)任何復(fù)雜的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的理解和認(rèn)識(shí)都不會(huì)再有不可逾越的障礙?！　♂槍?duì)近些年來學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)核心軟硬件知識(shí)掌握較少，因而對(duì)基礎(chǔ)層面上的軟硬件關(guān)系認(rèn)識(shí)不清，影響學(xué)生創(chuàng)造性地進(jìn)行基礎(chǔ)軟件和系統(tǒng)軟件開發(fā)，學(xué)生不能夠設(shè)計(jì)制作計(jì)算機(jī)的現(xiàn)狀，本書將側(cè)重點(diǎn)放在了計(jì)算機(jī)核心部件的設(shè)計(jì)和制作上，借助于FPGA／CPLD器件的可編程特點(diǎn)，運(yùn)用EDA軟件Quartus II系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)從無到有的設(shè)計(jì)方法，通過相關(guān)的章節(jié)，由淺入深地展示了一個(gè)完整計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)過程，通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例，能夠引導(dǎo)學(xué)生快速地掌握計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)基本技術(shù)?！　胁捎迷韴D設(shè)計(jì)和Verllog HDL語(yǔ)言編程對(duì)照的方式，不僅剖析計(jì)算機(jī)各種器件的結(jié)構(gòu)，而且具體地給出了它們的設(shè)計(jì)，同時(shí)也給出了計(jì)算機(jī)各種器件之間的關(guān)聯(lián)方法。這其中也包括如何進(jìn)行硬件到軟件的過渡，軟件如何完成硬件的基本任務(wù)，以及軟件如何完善硬件功能等項(xiàng)內(nèi)容，具體地介紹了核心操作系統(tǒng)與編譯器的設(shè)計(jì)方法?！　械母黜?xiàng)設(shè)計(jì)都是作者自己完成的設(shè)計(jì)實(shí)例，并在教學(xué)中獲得了驗(yàn)證，不論是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件還是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)的學(xué)生，都能夠比較容易完成。

內(nèi)容概要

本書是針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的計(jì)算機(jī)原理綜合課程設(shè)計(jì)編寫的教材，突出了包括指令系統(tǒng)與CPU設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)、編譯器設(shè)計(jì)等在肉的計(jì)算機(jī)核心設(shè)計(jì)技術(shù)與方法，突出了完整計(jì)算機(jī)從無到有的實(shí)例設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，書中采用Quartus Ⅱ?qū)嵗O(shè)計(jì)引路，方法簡(jiǎn)單，方便利用FPGA/CPLD器件實(shí)現(xiàn)。通過本書學(xué)習(xí)，不僅能夠深入理解計(jì)算機(jī)原理，而且能夠掌握現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)。    本書適合高等院校計(jì)算機(jī)、電子工程及機(jī)電專業(yè)的本科生作為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教材使用，也可以作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)的廣大工程技術(shù)人員的參考資料。

書籍目錄

第1章　計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論　1.1　信息與信息處理　　1.1.1　信息與媒體　　1.1.2　信息處理與數(shù)據(jù)　1.2　限位記數(shù)　　1.2.1　限位記數(shù)的基本概念　　1.2.2　補(bǔ)碼制　　1.2.3　補(bǔ)碼和反碼的關(guān)系　　1.2.4　補(bǔ)碼制加法的溢出　　1.2.5　變減法為加法　1.3　任意進(jìn)制數(shù)　　1.3.1　任意進(jìn)制數(shù)概述　　1.3.2　任意進(jìn)制數(shù)互化　1.4　二進(jìn)制數(shù)　　1.4.1　二進(jìn)制數(shù)的加減法　　1.4.2　超長(zhǎng)二進(jìn)制數(shù)　　1.4.3　二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)表示法　1.5　信息編碼　　1.5.1　圖形文字?jǐn)?shù)值化　　1.5.2　顏色的數(shù)值化　　1.5.3　模擬信息的數(shù)值化　　1.5.4　ASCII編碼　　1.5.5　漢字庫(kù)與機(jī)內(nèi)碼　　1.5.6　外碼　1.6　布爾代數(shù)　　1.6.1　布爾代數(shù)的概念　　1.6.2　布爾代數(shù)的基本運(yùn)算規(guī)則　　1.6.3　異或　1.7　邏輯電路　　1.7.1　二極管和三極管　　1.7.2　基本邏輯門電路　1.8　依據(jù)表達(dá)式做電路　　1.8.1　組合電路　　1.8.2　邏輯電路的畫法　1.9　真值表與邏輯函數(shù)　　1.9.1　邏輯真值表　　1.9.2　由真值表求邏輯函數(shù)　　1.9.3　變量無關(guān)　　1.9.4　加法運(yùn)算的邏輯表示　　1.9.5　邏輯表達(dá)式的化簡(jiǎn)　習(xí)題一第2章　邏輯計(jì)算機(jī)　2.1　計(jì)算機(jī)邏輯結(jié)構(gòu)　　2.1.1　計(jì)算機(jī)的基本邏輯結(jié)構(gòu)　　2.1.2　指令執(zhí)行的設(shè)想　2.2　指令執(zhí)行要件與執(zhí)行過程　　2.2.1　程序計(jì)數(shù)器　　2.2.2　指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　　2.2.3　指令分析設(shè)備　　2.2.4　指令執(zhí)行設(shè)備　　2.2.5　指令執(zhí)行控制器　　2.2.6　必要的附屬設(shè)備　　2.2.7　指令執(zhí)行一般過程　2.3　部件關(guān)聯(lián)與信息傳輸　　2.3.1　并行傳輸與串行傳輸　　2.3.2　同步傳輸和異步傳輸　　2.3.3　同步總線連接結(jié)構(gòu)　2.4　計(jì)算機(jī)的分類　　2.4.1　通用與專用計(jì)算機(jī)　　2.4.2　計(jì)算機(jī)的規(guī)?！　?.4.3　單處理器計(jì)算機(jī)與多處理器計(jì)算機(jī)　　2.4.4　動(dòng)態(tài)計(jì)算機(jī)　　2.4.5　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)　習(xí)題二第3章　EDA設(shè)計(jì)工具第4章　常用基本器件設(shè)計(jì)第5章　控制矩陣設(shè)計(jì)方法第6章　計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論　　計(jì)算機(jī)是集人類智慧之大成的產(chǎn)物，是一種信息處理的工具，是能夠替代人類腦力勞動(dòng)的智能設(shè)備。數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生基于信息學(xué)和電子學(xué)的成果，具體可以分為四項(xiàng)，即限位記數(shù)理論與方法、信息編碼理論與方法、邏輯代數(shù)理論和電子電路的理論與方法?！　?.1 信息與信息處理　　客觀世界的所有事物的存在與運(yùn)動(dòng)都是通過信息表達(dá)出來的。因而什么是信息，信息以什么樣的方式存在，信息以怎樣的方式相互作用等，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)首先需要了解的問題?！　?.1.1 信息與媒體　　客觀世界是物質(zhì)與信息并存的，信息依賴物質(zhì)而存在，物質(zhì)依賴信息來表現(xiàn)，二者密不可分。物質(zhì)與信息的統(tǒng)一體就組成了事物?！　?. 信息　　物質(zhì)是客觀存在元素的結(jié)構(gòu)形態(tài)，而這些結(jié)構(gòu)形態(tài)的表現(xiàn)就是最初始的信息元素，信息元素經(jīng)過復(fù)雜的組合和演變就形成形態(tài)，就是常說的信息?？梢娦畔㈦x不開“表現(xiàn)”和“描述”，也離不開表現(xiàn)或描述的“事物”。　　如此可以如下為信息來定義?！　《x1-1 事物的表現(xiàn)或描述稱為信息。　　信息表現(xiàn)或描述的事物又叫信息主體，或者是信息對(duì)象。信息主體的某一方面的特征，被稱為屬性。屬性正是信息所表現(xiàn)或描述的具體內(nèi)容?！　∈澜缟细鞣N事物都在一定的群體當(dāng)中存在，這種群體結(jié)構(gòu)就是環(huán)境。在環(huán)境中，事物之間要有相互作用，這種相互作用也要通過信息的方式表現(xiàn)出來。

編輯推薦

　　本書將側(cè)重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)核心部件的設(shè)計(jì)和制作上，從計(jì)算機(jī)原理出發(fā)，以設(shè)計(jì)實(shí)例為引導(dǎo)，根據(jù)FPGA/CPLD器件的可編程特點(diǎn)，應(yīng)用Quartus Ⅱ系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方法。作者采用原理圖設(shè)計(jì)和Verilog HDL語(yǔ)言編程對(duì)照的方式，不僅剖析了計(jì)算機(jī)各種器件的結(jié)構(gòu)，而且具體給出了它們的設(shè)計(jì)方法。

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