05962計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)

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1、PART1背景與緣起第1章組合數(shù)位電路第2章?lián)碛杏洃浤芰Φ臄?shù)位電路第3章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)第4章計(jì)算機(jī)效能PART1背景與緣起第1章組合數(shù)位電路第2章?lián)碛杏洃浤芰Φ臄?shù)位電路第3章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)第4章計(jì)算機(jī)效能閂鎖、正反器、暫存器有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)序向電路有用的序向部件可程式化的序向部件事件的時(shí)脈與時(shí)間圖2.1閂鎖、正反器、暫存器圖2.1圖2.2圖2.2D閂鎖與負(fù)緣觸發(fā)D正反器的操作圖2.3圖2.3使用負(fù)緣觸發(fā)正反器的暫存器對(duì)暫存器操作圖2.4圖2.4販賣機(jī)硬幣接收裝置的狀態(tài)表與狀態(tài)示意圖圖2.5圖2.5Moore與Mealy序向機(jī)器的硬體實(shí)作

2、表2.1表2.1例題2.2定義之JK正反器的狀態(tài)表圖2.6圖2.6JK正反器的硬體實(shí)作(例題2.2)表2.2表2.2例題2.3選擇狀態(tài)設(shè)定之後硬幣接收裝置的狀態(tài)表圖2.7圖2.7硬幣接收裝置的硬體實(shí)作(例題2.3)圖2.8圖2.8具有單位元左移跟平行載入功能的暫存器。要進(jìn)行邏輯左移，序列資料輸入線會(huì)連接到0圖2.9圖2.9隨機(jī)存取與FIFO的暫存器檔案圖2.10記憶體只是一個(gè)大型，單埠的暫存器檔案圖2.10圖2.11圖2.11擁有初始化能力的同步二進(jìn)位計(jì)數(shù)器圖2.12圖2.12可程式化序向邏輯的例子圖2.13圖2.13決定時(shí)脈週期所需

3、的長(zhǎng)度圖2.14圖2.14同步器是用來預(yù)防非同步訊號(hào)不適時(shí)的改變可能造成的時(shí)脈問題發(fā)生圖2.15圖2.15使用不重疊之時(shí)脈訊號(hào)的雙時(shí)相時(shí)脈控制訊號(hào)、邏輯運(yùn)算、邏輯閘布林函數(shù)及運(yùn)算式設(shè)計(jì)邏輯閘電路系統(tǒng)有用的組合部件可程式化的組合部件時(shí)間與電路考量圖1.1一些基本的數(shù)位邏輯電路元件，這本書所使用的運(yùn)圖1.1算符號(hào)加以特別標(biāo)注圖1.2圖1.2超過兩個(gè)輸入端或輸入反相訊號(hào)的邏輯閘圖1.3圖1.3AND邏輯閘跟三態(tài)緩衝器可以當(dāng)作控制開關(guān)或活門來運(yùn)作。反相緩衝器在邏輯上跟NOT邏輯閘相同圖1.4圖1.4固接OR讓我們能將數(shù)個(gè)控制訊號(hào)綁在一起圖1.

4、5圖1.5用單一邏輯閘符號(hào)表示的邏輯閘陣列表1.1表1.1以一個(gè)簡(jiǎn)要的真值表表示三個(gè)七變數(shù)的布林函數(shù)，，在輸入與輸出列中都包含無關(guān)項(xiàng)表1.2表1.2布林代數(shù)定律(基本特性)圖1.6兩層的電路及兩種等價(jià)電路圖1.7圖1.7用七段顯示器顯示十進(jìn)位數(shù)字。其中有三個(gè)沒有灰色的小段可選擇性的使用。數(shù)字1有兩種方法顯示，使用右邊的小段為較常見的方法圖1.8圖1.8能夠產(chǎn)生七段顯示器最底部顯示段(3號(hào))的致能訊號(hào)的邏輯電路圖1.9圖1.9多工器，或選擇器，依外界提供之一組選擇或位址訊號(hào)，選擇數(shù)個(gè)輸入中其中一個(gè)，並將其轉(zhuǎn)送到輸出端圖1.10解碼器使用

5、a位元的位址輸入，讓我們從2a個(gè)選項(xiàng)圖1.10中做選擇。解多工器是一種只有致能訊號(hào)被聲明時(shí)才會(huì)選擇輸出的解碼器圖1.11圖1.11一個(gè)2a-to-a編碼器如果2a個(gè)輸入中有一個(gè)為1，則對(duì)a的編碼器會(huì)輸出一個(gè)a位元的二進(jìn)位數(shù)，等同於該位元對(duì)應(yīng)之位址圖1.12圖1.12可程式化的連結(jié)及其在PROM中的使用圖1.13圖1.13可程式化的組合邏輯：一般性結(jié)構(gòu)與兩個(gè)稱做PAL及PLA裝置的種類。圖中未畫出有固定AND陣列(一個(gè)解碼器)以及可程式化OR陣列的PROM圖1.14圖1.14出現(xiàn)雜訊之電路的時(shí)序示意圖圖1.15圖1.15CMOS傳輸閘，

6、並用其建立2對(duì)1多工器PART1背景與緣起第1章組合數(shù)位電路第2章?lián)碛杏洃浤芰Φ臄?shù)位電路第3章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)第4章計(jì)算機(jī)效能從組件到應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其部件世代的進(jìn)展處理器與記憶體技術(shù)周邊、I/O、通訊軟體系統(tǒng)與應(yīng)用程式圖3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程的子領(lǐng)域或觀點(diǎn)圖3.1圖3.2圖3.2就像建築師一樣，位在工程／藝術(shù)以及目標(biāo)／手段的分界上，佔(zhàn)據(jù)了這張示意圖的中間位置，電腦結(jié)構(gòu)者必須調(diào)解許多衝突與互不相容的需求表3.1表3.1單位的倍數(shù)與分?jǐn)?shù)的符號(hào)與字首請(qǐng)注意：符號(hào)K通常指的是210=1024，因?yàn)橥瑯拥挠浱?hào)不能用在其他符號(hào)已經(jīng)是大寫的倍數(shù)上，所

7、以使用下標(biāo)b來表示相對(duì)的2次方數(shù)。當(dāng)在描述記憶體容量時(shí)，永遠(yuǎn)會(huì)推斷有下標(biāo)b，並且可能將之忽略；即32MB跟32MbB代表相同的記憶體數(shù)量。2的次方數(shù)字首讀法為binary-mega等。圖3.3圖3.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的空間：粗線指向「電腦」用詞一般代表的意思圖3.4圖3.4用運(yùn)算能力與價(jià)格範(fàn)圍(美元)將計(jì)算機(jī)分類圖3.5圖3.5雖然看不見，但是嵌入式計(jì)算機(jī)無處不在。它們出現(xiàn)在我們的汽車、家電以及許多其它地方裡圖3.6圖3.6筆記型電腦，某種常見的可攜式電腦，比桌上型電腦小上許多，但提供了大致上相同的功能。造成兩者尺寸差異的主要原因?yàn)楹?？圖3

8、.7圖3.7數(shù)位電腦的(三、四、五、或)六個(gè)主要單元。通常連結(jié)單元(簡(jiǎn)單的匯流排或是更複雜的網(wǎng)路)並不會(huì)明確地被包含在這種示意圖中表3.2表3.2數(shù)位電腦的五個(gè)世代，及其祖先圖3.8圖3.8積體電路部件的製造過程圖3.9