计算机硬件设计基础：从数字逻辑到系统构建

"《数字逻辑与计算机设计基础》是由刘真、蔡懿慈、毕才术等人编著，高等教育出版社出版的高等学校教材，主要涵盖了数字逻辑、计算机设计的基础知识，适用于计算机软件专业和非计算机专业的本科及专科生。本书旨在通过设计一个计算机硬件系统的实例，帮助读者理解和掌握数字电路、计算机结构以及微处理器原理。" 本书详细讲解了以下几个关键知识点： 1. **数制及编码**：这部分介绍了二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换，以及二进制补码、原码、反码表示法，还包括ASCII编码、BCD编码等常用编码系统。 2. **组合逻辑电路**：讲解了逻辑门（如与门、或门、非门、异或门等）的基本性质和运算规则，以及组合电路的设计方法，包括半加器、全加器、译码器、数据选择器等。 3. **时序逻辑电路**：深入探讨了触发器、寄存器、计数器等基本时序元件的工作原理，以及它们在实现顺序控制和存储数据中的应用。 4. **计算机设计引论**：介绍了计算机的基本组成，包括CPU、内存、输入/输出设备等，并概述了计算机的工作流程。 5. **总线**：讲解了系统总线的作用，包括数据总线、地址总线和控制总线，以及总线仲裁和总线协议的概念。 6. **存储器**：涵盖了RAM（随机访问存储器）、ROM（只读存储器）、闪存等不同类型的存储器，以及存储器层次结构的设计。 7. **简易计算机设计**：通过设计一个简单的计算机实例，让读者了解CPU、控制器、ALU（算术逻辑单元）等组成部分的功能和设计过程。 8. **基于微处理器的计算机设计**：讨论了微处理器的选择和使用，以及围绕微处理器构建计算机系统的方法。 9. **接口与通信**：讲解了I/O接口的基本原理，如中断、DMA（直接存储器访问）和串行通信协议，如UART、SPI、I2C等。 10. **附录**：提供了关于特定微机原理及接口实验系统和指令系统的基础知识，帮助读者进行实践操作和理解微处理器的指令集。 本书的独特之处在于它将数字逻辑、计算机原理和微机原理融合在一起，通过一个实际的计算机硬件系统设计案例，使学生能够从整体到部分，从基础到应用，全面理解计算机的构造和运作机制。这种教学方式有助于培养学生的系统思维能力和实践操作技能，为他们未来解决软件设计问题提供坚实的硬件基础。