本书以MIPS微处理器为背景，全面阐述了计算机组成原理与接口技术。首先简要阐述了计算机系统的基本构成、结构模型、工作原理以及计算机系统的信息表示、存储和运算基础； 然后重点介绍了MIPS指令系统、彙编程式设计及其C语言常用语句的彙编指令实现方法，并介绍了一个基于简单MIPS指令集单周期微处理器的具体实现方法； 接着详细描述了计算机系统的存储系统组成以及分层组织管理机制，包括记忆体管理、Cache技术、虚拟存储器技术等； 并在简要介绍各类汇流排的基础上，详细地介绍了基于汇流排技术的常见接口设计技术，包括存储器接口、并行I/O接口、串列I/O接口，并详细介绍了接口设计中常用的中断技术、DMA技术以及通道技术

第1章计算机系统基础

1.1计算机发展简史

1.2计算机系统构成

1.3计算机工作原理

1.4计算机结构模型

1.5计算机中的信息表示

1.5.1数制及其互换

1.5.2整数的表示

1.5.3小数的表示

1.5.4数的存储

1.5.5字元的表示

1.6计算机运算基础

1.6.1无符号数运算

1.6.2符号数运算

1.6.3浮点数运算

1.7C语言数据类型的含义

思考与练习

第2章彙编语言

2.1计算机语言

2.2计算机指令

2.3彙编指令概述

2.4运算元类型

2.4.1暂存器运算元

2.4.2存储器运算元

2.4.3立即数

2.5MIPS指令编码

2.5.1R型指令

2.5.2I型指令

2.5.3J型指令

2.6常用MIPS彙编指令

2.6.1数据传送指令

2.6.2算术运算指令

2.6.3逻辑运算指令

2.6.4程式控制类指令

2.7子程式实现原理

2.7.1子程式相关指令

2.7.2栈

2.7.3子程式的嵌套调用

2.7.4程式的记忆体映像

2.8字元数据处理

2.9定址原理

2.9.1运算元定址

2.9.2指令定址

2.10编译、彙编、连结、装载过程

2.10.1编译

2.10.2彙编

2.10.3连结

2.10.4装载

2.11彙编程式设计

2.11.1伪指令

2.11.2宏指令

2.11.3系统功能调用

2.11.4彙编程式设计举例

2.12Intel X86微处理器指令集简介

思考与练习

第3章微处理器

3.1微处理器基本构成

3.2简单MIPS指令集微处理器基本构成

3.3数据通路实现原理

3.3.1指令获取部件

3.3.2R型指令实现部件

3.3.3存储器数据存取部件

3.3.4条件跳转控制

3.3.5无条件伪直接定址部件

3.3.6完整的数据通路构成

3.4控制器实现原理

3.4.1ALU控制

3.4.2主控制器

3.4.3不同指令的执行过程描述

3.5微处理器设计新技术

3.5.1流水线技术

3.5.2超标量技术

3.6微处理器异常处理原理

3.6.1异常事件识别

3.6.2断点保存和返回

3.6.3异常处理程式进入方式

3.7微处理器外部接口

3.8MicroBlaze微处理器简介

思考与练习

第4章存储系统

4.1计算机存储系统构成

4.2内部存储器

4.2.1存储器分块组织

4.2.2记忆体条

4.2.3记忆体访问边界对齐

4.3记忆体管理

4.3.1分段管理

4.3.2分页管理

4.3.3段页式管理

4.4高速快取原理

4.4.1Cache构成原理

4.4.2Cache读策略

4.4.3Cache写策略

4.4.4Cache 替换策略

4.5虚拟存储器原理简介

思考与练习

第5章汇流排技术

5.1计算机汇流排结构

5.1.1单汇流排结构

5.1.2双汇流排结构

5.1.3多汇流排结构

5.2汇流排技术基础

5.2.1汇流排分类

5.2.2汇流排指标

5.2.3汇流排仲裁

5.2.4汇流排信息传输与错误检测

5.2.5汇流排时序

5.2.6汇流排操作

5.3AXI片内汇流排

5.3.1AXI汇流排结构

5.3.2AXI汇流排信号

5.3.3AXI汇流排操作时序

5.4PCI局部汇流排简介

5.4.1PCI汇流排信号

5.4.2PCI汇流排时序

5.5常见外部汇流排

5.5.1IDE汇流排

5.5.2SATA汇流排

5.5.3SCSI汇流排

5.5.4RS232汇流排

5.5.5USB汇流排

5.5.6SPI汇流排

5.5.7I2C汇流排

思考与练习

第6章接口技术

6.1接口的基本概念

6.1.1接口功能

6.1.2接口构成

6.1.3接口与外设间的数据传送方式

6.1.4接口控制方式

6.2I/O接口定址方式

6.2.1I/O接口结构

6.2.2标準I/O定址方式

6.2.3存储器映像I/O定址方式

6.3接口解码原理

6.3.1直接解码

6.3.2间接解码

6.4接口解码电路

6.4.1逻辑门电路

6.4.2专用解码晶片

6.4.3可程式逻辑器件

6.4.4分级解码

6.5接口汇流排连线原则

6.5.1地址汇流排连线原则

6.5.2数据汇流排连线原则

6.5.3控制汇流排连线原则

6.5.4不同位宽接口兼容

6.6存储器接口设计

6.6.1半导体存储晶片简介

6.6.2典型存储晶片接口

6.6.3简单存储器接口

6.6.4存储控制器

6.7并行I/O接口设计

6.7.1独立开关输入接口

6.7.2发光二极体输出接口

6.7.3矩阵式键盘接口

6.7.4七段数码管动态显示接口

6.7.5A/D转换器ADC1210接口

6.7.6GPIO控制器

6.7.7外设控制器

思考与练习

第7章中断技术

7.1中断控制器构成

7.1.1中断请求信号保持与清除

7.1.2中断源识别

7.1.3中断允许控制

7.1.4中断优先权

7.2中断控制器举例——AXI INTC

7.2.1主要特徵

7.2.2基本构成

7.2.3中断处理过程

7.2.4中断信号时序

7.2.5编程控制

7.3微处理器回响中断的一般过程

7.4典型微处理器中断系统

7.4.1Intel 80X86中断系统

7.4.2MicroBlaze中断系统

7.5中断方式接口设计

7.5.1中断程式构成

7.5.2standalone作业系统中断相关係统调用

7.5.3定时器中断程式设计实例

7.5.4SPI汇流排接口中断程式设计实例

思考与练习

第8章DMA技术及通道

8.1DMA传送基本原理

8.1.1DMA传输计算机系统构成

8.1.2DMA传输步骤

8.1.3DMA传输方向

8.1.4DMA传输模式

8.2DMA传送基本流程

8.3DMA控制器

8.3.1可程式DMA控制器8237A

8.3.2Xilinx XPS DMA控制器

8.4通道

8.4.1通道类型

8.4.2通道的功能

8.4.3通道工作过程

思考与练习

第9章人机接口

9.1显示器工作原理

9.1.1CRT显示器显示原理

9.1.2LCD显示器显示原理

9.1.3显示器成像原理

9.1.4VGA接口标準

9.2简单VGA显示控制器设计

9.2.1VGA控制器原理

9.2.2VGA控制器设计实例

9.3Xilinx XPS TFT显示控制器

9.3.1基本结构

9.3.2图像显示数据流

9.3.3编程控制

9.3.4PLB汇流排读/写时序

9.3.5套用实例

9.4VGA图像及字元显示编程控制

9.4.1图形及图像显示控制

9.4.2字元显示控制

9.5键盘工作原理

9.5.1键盘扫描码

9.5.2键盘复位

9.5.3命令集

9.5.4主机与键盘之间的初始化通信过程实例

9.6滑鼠工作原理

9.6.1输入解析度和缩放比例

9.6.2位移数据包

9.6.3操作模式

9.6.4命令集

9.6.5主机与滑鼠之间的初始化通信过程实例

9.7PS/2通信接口

9.7.1PS/2通信协定

9.7.2PS/2设备到主机的通信

9.7.3主机到PS/2设备的通信

9.7.4Xilinx XPS PS/2 IP核

9.8PS/2接口键盘、滑鼠接口程式设计

9.8.1PS/2接口键盘接口程式设计

9.8.2滑鼠接口程式设计

思考与练习

附录MIPS整数指令编码表

参考文献