數(shù)字邏輯與計算機硬件設計基礎（英文原版）

Chapter 1 3                  
 DIGlTAL COMPUTERS AND INFORMATION                  
 1-1 Digital Computers                  
 Information Representation                  
 Computer Structure                  
 More on the Generic Computer                  
 1-2 Number Systems                  
 Binary Numbers                  
 Octal and Hexadecimal Numbers                  
 Number Ranges                  
 1-3 Arithmetic Operations                  
 Conversion from Decimal to Other Bases                  
 1-4 Decimal Codes                  
 BCD Addition                  
 1-5 Alphanumeric Codes                  
 ASCII Character Code                  
 Parity Bit                  
 1-6 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 2 27                  
 COMBINATIONAL LOGIC CIRCUITS                  
 2-1 Binary Logic and Gates                  
 Binary Logic                  
 Logic Gates                  
 2-2 Boolean Algebra                  
 Basic Identities of Boolean Algebra                  
 Algebraic Manipulation                  
 Complement of a Function                  
 2-3 Standard Forms                  
 Minterms and Maxterms                  
 Sum of Products                  
 Product of Sums                  
 2-4 Map Simplification                  
 Two-Variable Map                  
 Me-Variable Map                  
 Four-Variable Map                  
 2-5 Map Manipulation                  
 Essential Prime Implicants                  
 Nonessential Prime Implicants                  
 Product-of Sums Simplification                  
 Don't--Care Condihons                  
 2-6 NAND and NOR Gates                  
 NAND Circuits                  
 Two-Level Implementation                  
 Multi1evel NAND Circuits                  
 NOR Circuits                  
 2-7 Exclusive-OR Gates                  
 Odd Function                  
 Parity Generation and Checking                  
 2-8 Integrated Circuits                  
 Levels of Integration                  
 Digital Logic Families                  
 Positive and Negative Logic                  
 Transmission Gates                  
 2-9 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 3                    
 COMBINATIONAL LOGIC DESIGN                  
 3-1 Combinational Circuits                  
 3-2 Design Topics                  
 Design Hierarchy                  
 Top-Down Design                  
 Computer-Aided Design                  
 Hardware Description Languages                  
 Logic Synthesis                  
 3-3 Analysis Procedure                  
 Derivation of Boolean Functions                  
 Derivation of the Truth Table                  
 Logic Simulation                  
 3-4  Design Procedure                  
 Code Converters                  
 3-5 Decoders                  
 Decoder Expansion                  
 Combinahonal Circuit Implemenation                  
 3-6 Enceders                  
 Priority Encoder                  
 3-7 Multiplexers                  
 Combinahonal Circuit Implementation                  
 Demultiplexer                  
 3-8 Binare Adders                  
 Half Adder                  
 Full Adder                  
 Binare Ripple Carry Adder                  
 Cap Lookahead Aduer                  
 3-9 Binary Subtraction                  
 Complements                  
 Subtraction with Complements                  
 3-10 Binary Adder-Subtractors                  
 Signed Binary Numbers                  
 Signed Binary Addition and Subtraction                  
 Overflow                  
 3-11 Binny Multipliers                  
 3-12 Decimal Arithmetic                  
 Use of Complements in Decimal                  
 3-13 HDL Representations -- VHDL                  
 Structural Description                  
 Dataflow Description                  
 Hierarchical Description                  
 Behavioral Description                  
 3-14 HDL Representations - Verilog                  
 Structural Description                  
 Dataflow Description                  
 Hierarchical Description                  
 Behavioral Description                  
 3-15 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 4 183                  
 SEQUENTIAL CIRCUITS                  
 4-1 Sequential Circuit Definitions                  
 4-2 Latches                  
 SR and S R Latches                  
 D Latch                  
 4-3 Flip-Flops                  
 Master-Slave Flip-Flop                  
 Edge-Triggered Flip-Flop                  
 Standard Graphics Symbols                  
 Characteristic Tables                  
 Direct Inputs                  
 4-4 Sequential Circuit Analysis                  
 Input Equations                  
 State Table                  
 Analysis with JK Flip-Flops                  
 State Diagram                  
 4-5 Sequential Circuit Design                  
 Design Procedure                  
 Finding State Diagrams and State Tables                  
 4-6 Designing with D Flip-Flops                  
 Designing with Unused States                  
 4-7 Designing with JK Flip-Flops                  
 Flip-Flop Excitation Tables                  
 Design Procedure                  
 4-8 HDL Representation for Sequential Circuits -- VHDL                  
 4-9 HDL Representation for Sequential Circuits -- Verilog                  
 4-10 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 5 249                  
 REGISTERS AND COLJNTERS                  
 5-1 Definition of Register and Counter                  
 5-2 Registers                  
 Register with Parallel Load                  
 5-3 Shift Registers                  
 Serial Transfer                  
 Serial Addition                  
 Shift Register with Parallel Load                  
 Bidirectional Shift Register                  
 5-4 Ripple Counter                  
 5-5 Synchronous Binary Counters                  
 Design of Binary Counters                  
 Counter with D Flip-Flops                  
 Serial and Parallel Counters                  
 Up-Down Binary Counter                  
 Binary Counter with Parallel Load                  
 5-6 Other Counters                  
 BCD Counter                  
 Arbitrary Count Sequence                  
 5-7 HDL Representation for Shift Registers and Counters                  
 5-8 HDL Representation for Shift Registers and Counters                  
 5-9 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 6 285                  
 MEMORY AND PROGRAMMABLE LOGIC DEVICES                  
 6-1 Memory and Progranunable Logic Device                  
 Definitions                  
 6-2 Random-access Memory                  
 Write and Read Operations                  
 Timing Waveforms                  
 Properties of Memory                  
 6-3 RAM Integrated Circuits                  
 Three-State Buffers                  
 Coincident Selection                  
 Dynamic RAM ICs                  
 6-4 Array of RAM ICs                  
 Arrays of Dynamic RAM ICs                  
 6-5 Programmable Logic Technologies                  
 6-6 Read--only Memory                  
 Combinational Circuit Implementation                  
 6-7 Programmable Logic Array                  
 6-8 Programmable Array Logic Devices                  
 6-9 VLSI Programmable Logic Devices                  
 Altera MAX 7000 CPLDs                  
 Xilinx XC4000 Structure                  
 Xilinx Interconnections                  
 Xilinx Logic                  
 6-10 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 7 339                  
 REGISTER TRANSFERS AND DATAPATHS                  
 7-1 Datapaths and Operations                  
 7-2 Register Transfer Operations                  
 A Note For VHDL And Verilog Users Only                  
 7-3 Microoperations                  
 Arithmetic Microoperations                  
 Logic Microoperations                  
 Shift Microoperations                  
 7-4 Multiplexer-based Transfer                  
 7-5 Bus-based Transfer                  
 Three-State Bus                  
 Memory Transfer                  
 7-6 Datapaths                  
 7-7 The Arithmetic/Logic Unit                  
 Anthmetic Circuit                  
 Logic Circuit                  
 Arithmetic/Logic Unit                  
 7-8 The Shifter                  
 Barrel Shifter                  
 7-9 Datapath Representation                  
 7-10 The Control Word                  
 7-11 Pipelined Datapath                  
 Execution of Pipeline Microoperations                  
 7-12 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 8 391                  
 SEQUENCING AND CONTOL                  
 8-1 The Control Unit                  
 8-2 Algorithmic State Machines                  
 The ASM Chart                  
 Timing Considerations                  
 8-3 Design Example: Binary Multiplier                  
 Binary Multiplier                  
 Multiplier Datapath                  
 ASM Chart for Multiplier                  
 8-4 Hardwired Control                  
 Sequence Register and Decoder                  
 One Flip-Flop per State                  
 8-5 HDL Representation of the Binary Multiplier - VHDL                  
 8-6 HDL Representation of the Binary Multiplier - Verilog                  
 8-7 Microprogranund Control                  
 Binary Multiplier Example                  
 8-8 A Simple Computer Architecture                  
 Instructions                  
 Instruction Formats                  
 Storage Resource Diagram                  
 8-9 Single-Cycle Hardwired Control                  
 Instruction Decoder                  
 Sample Instructions and Program                  
 8-10 Multiple-Cycle Microprogranund Control                  
 Microprogram Design                  
 The Hardwired Alternative                  
 8-11 Pipelined Control                  
 Pipeline Programming and Performance                  
 8-12 Chapter Summary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER 9 467                  
 INSTRUCTION SET ARCHITECTURE                  
 9-1 Computer Architecture Concepts                  
 Basic Computer Operation Cycle                  
 Register Set                  
 9-2 Operand Addressing                  
 Three-address Instructions                  
 Two-address Insmictions                  
 One-address Instructions                  
 Zero-address Instructions                  
 Addressing Architectures                  
 9-3 Addressing Modes                  
 Implied Mode                  
 Inundiate Mode                  
 Register and Register-Indirect Modes                  
 Direct Addressing Mode                  
 Indirect Addressing Mode                  
 Relative Addressing Mode                  
 Indexed Addressing Mode                  
 Summary of Addressing Modes                  
 9-4 Insmiction Set Architectures                  
 9-5 Data Transfer Instructions                  
 Stack Instructions                  
 Independent versus Memory-Mapped I/O                  
 9-6 Data Manipulation Instructions                  
 Arithmetic Instructions                  
 Logical and Bit Manipulation Instructions                  
 Shift Instructions                  
 9-7 Floating-point Computations                  
 Arithmetic Operations                  
 Biased Exponent                  
 Standard Operand Format                  
 9-8 Program Control Instructions                  
 Conditional Branch Instructions                  
 Procedure Call and Return Instructions                  
 9-9 Program Interrupt                  
 Types of Interrupts                  
 Processing External Interrupts                  
 9-10 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER l0 511                  
 CENTRAL PROCESSING UNIT DESIGNS                  
 10-1 Two CPU Designs                  
 10-2 The Complex Instruction Set Computer                  
 Insmiction Set Aichitecture                  
 Datapath Organization                  
 Microprogranuned Control Organization                  
 Microprograrn Structure                  
 Microroutines                  
 10-3 The Reduced Instruction Set Computer                  
 Instruction Set Architecture                  
 Addressing Modes                  
 Datapath Organization                  
 Control Organization                  
 Data Hazards                  
 Control Hazards                  
 10-4 More on Design                  
 CISC-RISC Comparison                  
 High-Performance CPU Concepts                  
 Recent Architectural Innovations                  
 Digital Systems                  
 10-5 Chapter Summary                  
 References                  
 Problems                  
 CHAPTER ll 575                  
 INPUT-OUTPUT AND COMMUNICATION                  
 11-1 Computer llO                  
 11-2 Sample Peripherals                  
 Keyboard                  
 Hard Disk                  
 Gmphics Display                  
 I/O Transfer Rates                  
 11-3 I/O Interfaces                  
 I/O Bus and Interface Unit                  
 Example of I/O Interface                  
 Strobing                  
 Handshaking                  
 11-4 Serial Communicahon                  
 Asynchronous Transmission                  
 Synchronous Transmission                  
 The Keyboard Revisited                  
 A Packet-Based Serial I/O Bus                  
 11-5 Modes of Transfer                  
 Example of Program-Controlled Thosfer                  
 Interrupt-Initiated Transfer                  
 11-6 Priority Interrupt                  
 Daisy Chain Priority                  
 Parallel Priority Hardware                  
 11-7 Direct Memory Access                  
 DMA Controller                  
 DMA Transfer                  
 11-8 I/O Processors                  
 11-9 Chapter Summary                  
 References                  
 Prob1ems                  
 CHAPTER l2 613                  
 MEMOR SYSTEMS                  
 12-1 Memory Hierarchy                  
 12-2 Locality of Reference                  
 12-3 Cache Memory                  
 Cache Mappings                  
 Line Size                  
 Cache Loading                  
 Write Methods                  
 Integration of Concepts                  
 Instruction and Data Caches                  
 Multiple-Level Caches                  
 12-4 Virtual Memory                  
 Page Tables                  
 Translation Lookaside Buffer                  
 Vinual Memory and Cache                  
 12-5 Chapter Sununary                  
 References                  
 Problems                  
 INDEX 643