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数字设计和计算机体系结构(英文版 RISC-V版)

数字设计和计算机体系结构(英文版 RISC-V版)

定 价:¥159.00

作 者: [美]莎拉·L. 哈里斯 [美]戴维·哈里斯
出版社: 机械工业出版社
丛编项:
标 签: 暂缺

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ISBN: 9787111772569 出版时间: 2025-03-01 包装: 平装-胶订
开本: 16开 页数: 字数:  

内容简介

  继MIPS版和ARM版之后,本书与时俱进地推出了RISC-V版,将其作为核心处理器来介绍计算机体系结构的基本概念,涵盖数字逻辑设计的主要内容,并通过RISC-V处理器的设计强化数字逻辑的概念。书中采用一种独特的现代数字设计方法,先介绍数字逻辑门,接着讲述组合电路和时序电路的设计,并以这些基本的数字逻辑设计概念为基础,重点介绍如何设计实际的处理器。本书不仅反映了当前数字电路设计的主流方法,而且突出了计算机体系结构的工程特点。此外,大量示例及习题也可以加强读者对概念和技术的理解。本书适合高等院校计算机相关专业的学生阅读,也适合从事处理器设计的技术人员参考。

作者简介

  莎拉·L. 哈里斯(Sarah L. Harris)内华达大学拉斯维加斯分校电气与计算机工程系教授。曾在惠普、圣地亚哥超级计算机中心和NVIDIA工作。研究领域包括仿生假肢设计和在硬件中部署机器学习算法。她拥有斯坦福大学电气工程博士学位。戴维·哈里斯(David Harris)哈维·穆德学院工程系教授。曾在英特尔公司从事Itanium和Pentium II处理器的逻辑和电路设计,并曾担任Broadcom、Sun Microsystems、惠普、Evans & Sutherland等设计公司的顾问,获得了十余项专利。他拥有斯坦福大学电气工程博士学位。

图书目录

Contents
Preface iv
About the Authors x
Chapter 1 From Zero to One 1
1.1   The Game Plan  1
1.2   The Art of Managing Complexity 2
1.2.1   Abstraction 2
1.2.2   Discipline 3
1.2.3   The Three -Y’s  4
1.3   The Digital Abstraction 5
1.4   Number Systems 7
1.4.1   Decimal Numbers 7
1.4.2   Binary Numbers 7
1.4.3   Hexadecimal Numbers 9
1.4.4   Bytes, Nibbles, and All That Jazz 11
1.4.5   Binary Addition 12
1.4.6   Signed Binary Numbers 13
1.5   Logic Gates 17
1.5.1   NOT Gate 18
1.5.2   Buffer 18
1.5.3   AND Gate 18
1.5.4   OR Gate  19
1.5.5   Other Two-Input Gates 19
1.5.6   Multiple-Input Gates 19
1.6   Beneath the Digital Abstraction 20
1.6.1   Supply Voltage 20
1.6.2   Logic Levels 20
1.6.3   Noise Margins 21
1.6.4   DC Transfer Characteristics 22
1.6.5   The Static Discipline 22
1.7   CMOS Transistors  24
1.7.1   Semiconductors 25
1.7.2   Diodes  25
1.7.3   Capacitors 26
1.7.4   nMOS and pMOS Transistors 26
1.7.5   CMOS NOT Gate 29
1.7.6   Other CMOS Logic Gates  29
1.7.7   Transmission Gates 31
1.7.8   Pseudo-nMOS Logic 31
1.8   Power Consumption 32
1.9   Summary and a Look Ahead 34
Exercises 36
Interview Questions 50
Chapter 2 Combinational Logic Design 53
2.1   Introduction 53
2.2   Boolean Equations 56
2.2.1   Terminology 56
2.2.2   Sum-of-Products Form 56
2.2.3   Product-of-Sums Form 58
2.3   Boolean Algebra  58
2.3.1   Axioms 59
2.3.2   Theorems of One Variable  59
2.3.3   Theorems of Several Variables 60
2.3.4   The Truth Behind It All 62
2.3.5   Simplifying Equations  63
2.4   From Logic to Gates 64
2.5   Multilevel Combinational Logic 67
2.5.1   Hardware Reduction  68
2.5.2   Bubble Pushing  69
2.6   X’s and Z’s, Oh My 71
2.6.1   Illegal Value: X 71
2.6.2   Floating Value: Z 72
2.7   Karnaugh Maps 73
2.7.1   Circular Thinking 74
2.7.2   Logic Minimization with K-Maps 75
2.7.3   Don’t Cares 79
2.7.4   The Big Picture 80
2.8   Combinational Building Blocks 81
2.8.1   Multiplexers 81
2.8.2   Decoders 84
2.9   Timing 86
2.9.1   Propagation and Contamination Delay 86
2.9.2   Glitches 90
2.10  Summary 93
Exercises 95
Interview Questions  104
Chapter 3 sequential Logic Design 107
3.1   Introduction  107
3.2   Latches and Flip-Flops  107
3.2.1   SR Latch   109
3.2.2   D Latch  111
3.2.3   D FIip-Flop  112
3.2.4   Register   112
3.2.5   Enabled Flip-Flop  113
3.2.6   Resettable Flip-Flop  114
3.2.7   Transistor-Level Latch and Flip-Flop
Designs  114
3.2.8   Putting It All Together  116
3.3   Synchronous Logic Design  117
3.3.1   Some Problematic Circuits  117
3.3.2   Synchronous Sequential Circuits  118
3.3.3   Synchronous and Asynchronous
Circuits  120
3.4   Finite State Machines  121
3.4.1   FSM Design Example  121
3.4.2   State Encodings  127
3.4.3   Moore and Mealy Machines  130
3.4.4   Factoring State Machines  132
3.4.5   Deriving an FSM from a Schematic   135
3.4.6   FSM Review  138
3.5   Timing of Sequential Logic  139
3.5.1   The Dynamic Discipline   140
3.5.2   System Timing  140
3.5.3   Clock Skew  146
3.5.4   Metastability  149
3.5.5   Synchronizers  150
3.5.6   Derivation of Resolution Time  152
3.6   Parallelism  155
3.7   Summary  159
Exercises  160
Int

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