فهرست مطالب
فصل 1 سیستم‌های دیجیتال و اطلاعات 3
1-1 نمایش اطلاعات 4
کامپیوتر دیجیتال 6
ورای کامپیوتر 7
توضیحی بیشتر درباره کامپیوتر همگانی 10
1-2 لایه‌های تجرید در طراحی سیستم‌های کامپیوتری 12
مروری بر فرآیند طراحی دیجیتال 14
1-3 سیستم‌های اعداد 15
اعداد دودویی 17
اعداد هشت هشتی و شانزدهی 18
محدوده اعداد 20
1-4 اعمال حسابی 20
تبدیل از دهدهی به مبناهای دیگر 23
1-5 کدهای دهدهی 25
1-6 کدهای الفبا عددی 26
کد کاراکتر اسکی (ASCII) 26
بیت توازن 29
1-7 کدهای گری 30
1-8 خلاصه فصل 32
مراجع 33
مسائل 33
فصل 2 مدارهای منطقی ترکیبی 37
2-1 منطق دودویی و گیت‌ها 38
منطق دودویی 38
گیت‌های منطقی 40
نمایش HDL گیت‌ها 44
2-2 جبر بول 45
خصوصیات اصلی جبر بول 49
دستکاری جبری 51
متمم یک تابع 54
2-3 فرم‌های استاندارد 55
مینتریم‌ها و ماکسترم‌ها 56
جمع حاصلضرب‌ها 59
ضرب حاصل جمع‌ها 60
2-4 بهینه‌سازی مدار دو سطحی 61
معیار هزینه 61
ساختارهای نقشه 63
نقشه‌های دو متغیره 65
نقشه‌های سه متغیره 67
2-5 دستکاری نقشه 71
نخستین انتخاب‌های اصلی 71
نخستین انتخاب‌های غیراصلی 73
بهینه‌سازی ضرب حاصل‌جمع‌ها 74
حالات بی‌اهمیت 75
2-6 عملگرهای OR ـ انحصاری و گیت‌ها 78
تابع فرد 78
2-7 تأخیر انتشار گیت 79
2-8 مروری بر HDL 82
سنتز منطقی 84
2-9 نمایش‌های HDL ـ VHDL 86
2-10 نمایش Verilog-HDL 94
2-11 خلاصه فصل 101
مراجع 102
مسائل 102
فصل 3 طراحي مدارهای منطقی ترکیبی 113
3-1 آغاز طراحی سلسله‌مراتبی 114
3-2 نگاشت تکنولوژی 118
3-3 بلوک‌های عملیاتی ترکیبی 122
3-4 توابع منطقی اولیه 122
ثسبیت، انتقال و وارونگری 123
توابع چندبیتی 123
فعال‌سازی 126
3-5 دیکد کردن 128
دیکدر و ترکیب‌های فعال‌سازی 132
مدارهای ترکیبی مبتنی بر دیکدر 135
3-6 انکدر کردن 137
انکدر اولویت‌دار 138
توسعه انکدر 139
3-7 گزینش 140
مولتی پلکسرها 140
مدارهای ترکیبی مبتنی بر مولتی پلکسر 150
3-8 مدارهای ترکیبی تکراری 155
3-9 جمع‌کننده‌های دودویی 157
نیم جمع‌کننده 157
جمع‌کننده کامل 158
جمع‌کننده نقلی موج‌گونه دودویی 159
3-10 تفریق دودویی 161
متمم‌ها 162
تفریق به کمک متمم 2 164
3-11 جمع‌کننده ـ تفریق‌گر دودویی 165
اعداد دودویی علامت‌دار 166
جمع و تفریق دودویی علامت‌دار 168
سرریز 170
ضرب‌کننده‌ها و تقسیم‌کننده‌ها 172
مدل‌های HDL جمع کننده‌ها 172
توصیف رفتاری 174
3-12 دیگر توابع حسابی 177
انقباض 178
افزایش 179
کاهش 180
ضرب با ثابت‌ها 180
تقسیم بر ثابت‌ها 182
پر کردن با صفر و توسعه 182
3-13 خلاصه فصل 183
مراجع 183
مسائل 184
فصل 4 مدارهای ترتيبي 197
4-1 تعاریف مدار ترتیبی 198
4-2 لچ‌ها 201
لچ‌های SR و 201
لچ D 204
4-3 فلیپ‌ـ فلاپ 204
فلیپ ـ فلاپ تریگر شده در لبه 206
نمادهای گرافیکی استاندارد 207
ورودی‌های مستقیم 209
4-4 تحلیل مدار ترتیبی 210
معادلات ورودی 210
جدول حالت 211
نمودار حالت 213
شبیه‌سازی مدار ترتیبی 216
4-5 طراحی مدار ترتیبی 218
روال طراحی 218
یافتن نمودار حالت و جدول حالت 219
تخصیص حالت 226
طراحی با فلیپ‌ـ‌فلاپ‌های D 227
طراحی به کمک حالات به‌‌کار نرفته 230
تصدیق 232
4-6 نمودارهای ماشین ـ حالت و کاربردهای آن 234
مدل نمودار ماشین ـ حالت 236
محدودیت‌های شرایط ورودی 238
کاربردهای طراحی با استفاده از نمودارهای ماشین ـ حالت 240
4-7 نمایش HDL برای مدارهای ترتیبی ـ VHDL 248
4-8 نمایش HDL برای مدارهای ترتیبی ـ Verilog 257
4-9 زمانبندی فلیپ‌ـ‌فلاپ 266
4-10 زمانبندی مدار ترتیبی 267
4-11 تعامل‌های آسنکرون 270
4-12 همزمانی و فراپایداری 271
4-13 کاستی‌های مدار سنکرون 277
4-14 خلاصه فصل 278
مراجع 279
مسائل 280
فصل 5 پیاده‌سازی سخت‌افزار دیجیتال 295
5-1 فضای طراحی 295
مدارهای مجتمع 295
فناوری مدار CMOS 296
پارامترهای فناوری 302
5-2 فناوری‌های پیاده‌سازی برنامه‌پذیر 304
حافظه فقط خواندنی ـ ROM 306
آرایه منطقی برنامه‌پذیر 308
قطعات منطقی آرایه برنامه‌پذیر PAL 311
آرایه گیت برنامه‌پذیر میدانی (FPGA) 313
5-3 خلاصه فصل 318
مراجع 318
مسائل 318
فصل 6 ثبات‌ها و انتقال ثباتي 323
6-1 ثبات‌ها و فعال‌سازی بار کردن 324
ثبات با بار شدن موازی 325
6-2 انتقال‌های ثباتی 327
6-3 عملیات انتقال ثباتی 329
6-4 انتقال‌های ثباتی در VHDL و VERILOG 331
6-5 ریز اعمال 332
ریزاعمال حسابی 333
ریزاعمال منطقی 335
ریز اعمال شیفت 337
6-6 ریزاعمال در یک ثبات تک 337
انتقال‌های مبتنی بر ـ مولتی پلکسر 338
شیفت رجیسترها 340
شمارنده موج‌گونه 345
شمارنده‌های دودویی سنکرون 347
شمارنده‌های دیگر 351
6-7 طراحی سلول ـ ثباتی 354
6-8 مولتی پلکسر و انتقال‌های مبتنی بر گذرگاه برای چند ثباتی‌ها 359
خروجی‌های امپدانس بالا 361
گذرگاه سه حالته 363
6-9 انتقال سری و ریز اعمال 364
جمع سری 365
6-10 کنترل انتقال ثبات 367
روش طراحی 368
روش طراحی سیستم انتقال ثباتی 369
6-11 نمایش HDL برای شیفت رجیسترها و شمارنده‌ها ـ VHDL 384
6-12 نمایش HDL برای شیفت رجیستر و شمارنده‌ها ـ Verilog 386
6-13 کنترل ریز برنامه‌نویسی شده 388
6-14 خلاصه فصل 390
مراجع 391
مسائل 391
فصل 7 اساس حافظه 403
7-1 تعاريف حافظه 403
7-2 حافظه با دستیابی تصادفی 404
عملیات نوشتن و خواندن 406
شکل موج‌های زمانبندی 407
خواص حافظه 409
7-3 مدارهای مجتمع SRAM 409
گزینش توأم 411
7-4 آرایه مدارهای مجتمع RAM 415
7-5 IC های DRAM 418
سلول DRAM 419
برش بیتی DRAM 420
7-6 انواع DRAM 424
DRAM سنکرون (SDRAM) 426
SDRAM با نرخ داده دوبل 428
RAMBUS DRAM (RDRAM) 429
7-7 آرایه‌هایی از آی‌سی‌های RAM دینامیک 430
7- خلاصه فصل 430
مراجع 431
مسائل 431
فصل 8 ورودي اساس طراحي كامپيوتر 433
8-1 اتصالات دروني 433
8-2 مسیرهای داده 434
8-3 واحد حساب/ منطق 437
مدار حسابی 437
مدار منطقی 440
واحد حساب و منطق 442
8-4 شیفت‌دهنده 443
شیفت‌دهنده سطلی 444
8-5 نمایش مسیر داده 445
8-6 کلمه کنترل 448
8-7 معماری یک کامپیوتر ساده 453
معماری مجموعه دستورات 453
امکانات ذخیره‌سازی 454
ویژگی‌های دستور 457
8-8 کنترل سخت‌افزاری ـ تک سیکل 460
دیکدر دستور 461
دستورات نمونه و برنامه 463
موضوع کامپیوتر تک سیکل 466
8-9 کنترل سخت‌افزاری چند ـ سیکل 467
طراحی کنترل ترتیبی 471
8-10 خلاصه فصل 476
مراجع 478
مسائل 478
فصل 9 معماري مجموعه دستورات 485
9-1 مفاهیم معماری کامپیوتر 485
سیکل عملکرد کامپیوتر ساده 487
مجموعه ثبات 487
9-2 آدرس‌دهی عملوند 488
دستورات سه آدرسی 489
دستورات دو آدرسی 489
دستورات یک آدرسی 490
دستورات صفر آدرس 490
معماری‌های آدرس‌دهی 491
9-3 روش‌های آدرس‌دهی 494
روش ضمنی 495
روش فوری 495
روش‌های ثباتی و غیرمستقیم ثباتی 496
روش آدرس‌دهی مستقیم 496
روش آدرس‌دهی غیرمستقیم 497
روش آدرس‌دهی نسبی 498
روش آدرس‌دهی اندیسی 499
خلاصه‌ای از روش‌های آدرس‌دهی 500
9-4 معماری‌های مجموعه دستورات 501
9-5 دستورات انتقال داده 502
دستورات پشته 502
I/O مستقل در برابر نگاشت حافظه 504
9-6 دستورات دستکاری 505
دستورات حسابی 505
دستورات منطقی و دستکاری بیتی 506
دستورات شیفت 508
9-7 محاسبات ممیز شناور 509
عملیات حسابی 510
نمای بایاس شده 511
فرمت عملوند استاندارد 512
9-8 دستورات کنترل برنامه 514
دستورات انشعاب شرطی 515
دستورات فراخوانی رویه و بازگشت 517
9-9 وقفه برنامه 519
انواع وقفه‌ها 520
پردازش وقفه‌های خارجی 521
9-10 خلاصه فصل 522
مراجع 523
مسائل 523
فصل 10 واحدهای پردازش مرکزی RISC و CISC 531
10-1 مسیر داده خط لوله‌ای 532
اجرای ریز اعمال خط لوله 536
10-2 کنترل خط لوله‌ای 537
برنامه‌نویسی خط لوله و کارآیی 539
10-3 کامپیوتر با مجموعه دستورات کاهش‌یافته 541
معماری مجموعه دستوری 541
روش‌های آدرس‌دهی 544
سازمان مسیر داده 545
سازمان کنترل 548
هزاردهای داده 550
هزاردهای کنترل 557
10-4 کامپیوترها با مجموعه دستورات پیچیده 561
اصلاحات ISA 563
اصلاحات مسیر داده 564
اصلاحات واحد کنترل 566
کنترل ریزبرنامه‌نویسی شده 567
ریزبرنامه‌ها برای دستورات پیچیده 569
10-5 مطالب بیشتری در طراحی 572
مفاهیم CPU پیشرفته 873
ابداعات معماری اخیر 876
10-6 خلاصه فصل 579
مراجع 580
مسائل 581
فصل 11 ورودي – خروجي و تبادل 585
11-1 I/O کامپیوتر 585
11-2 وسایل جانبی نمونه 586
صفحه کلید 586
درایو سخت 587
صفحه نمایش کریستال مایع 589
نرخ انتقال I/O 592
11-3 واسط‌های I/O 592
گذرگاه I/O و واحد واسط 593
مثالی از واسط I/O 594
آگاه کردن (Storbe) 595
دستدهی 597
11-4 مبادله سری 598
ارسال سنکرون 599
بررسی مجدد صفحه کلید 600
گذرگاه I/O سری مبتنی بر بسته 601
11-5 روش‌های انتقال 604
مثال انتقال با کنترل برنامه 605
انتقال ناشی از وقفه 606
11-6 اولویت وقفه 608
اولویت نوبت چرخشی 608
سخت‌افزار اولویت موازی 610
11-7 دستیابی مستقیم به حافظه 611
کنترل‌گر DMA 612
انتقال داده 614
11-8 خلاصه فصل 615
مراجع 615
مسائل
فصل 12 سيستم‌هاي حافظه 619
12-1 سلسله مراتب حافظه 619
12-2 محلّیت ارجاع 622
12-3 حافظه کش 624
نگاشت‌های کش 626
سایز خط 631
بار کردن کش 632
روش‌های نوشتن 633
جمع‌بندی مفاهیم 634
کش‌های دستور و داده 636
کش‌های چندسطحی 637
12-4 حافظه مجازی 637
جداول صفحه 639
بافر پیش‌بینی ترجمه 641
حافظه مجازی و کش 643
12-5 خلاصه فصل 643
مراجع 644
مسائل 644
