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第一章 绪论1

1.1微处理器的发展历程1

1.2数制表示及其转换3

1.2.1数制的表示3

1.2.2数制的转换4

1.3二进制数的运算规则6

1.3.1二进制数的算术运算6

1.3.2二进制数的逻辑运算6

1.4有符号数的表示7

1.4.1原码表示法7

1.4.2补码表示法7

1.5有符号数的运算及其溢出规则8

1.5.1补码运算规则8

1.5.2有符号数运算时的溢出问题9

1.6 ASCII编码方法9

1.7小结10

本章习题10

第二章 微处理器结构及工作原理12

2.1微处理器系统组成12

2.2微处理器内部结构13

2.3模型机主要部件电路结构14

2.4微处理器的寄存器组织17

2.4.1通用寄存器18

2.4.2控制寄存器18

2.5小结20

本章习题20

第三章 模型机的指令系统及程序设计21

3.1汇编语言基础21

3.1.1汇编语言中语句的组成22

3.1.2汇编语言中的常数与表达式22

3.1.3标号、变量及伪指令23

3.2模型机的指令系统25

3.3模型机的寻址方式26

3.3.1数据的寻址方式26

3.3.2转移地址的寻址方式30

3.4数据传送类指令30

3.4.1通用传送类指令30

3.4.2数据交换指令32

3.4.3字节转换指令32

3.4.4堆栈操作指令33

3.5算术运算类指令35

3.5.1加减法指令35

3.5.2比较指令37

3.5.3增量减量指令38

3.5.4乘法和除法指令39

3.6逻辑运算类指令41

3.7移位类指令43

3.8标志位操作指令46

3.9转移指令46

3.9.1无条件转移指令46

3.9.2有条件转移指令47

3.10循环控制指令48

3.11子程序调用与返回指令51

3.11.1子程序调用指令51

3.11.2子程序返回指令51

3.11.3过程定义51

3.12中断调用与返回指令54

3.12.1中断调用指令54

3.12.2中断返回指令54

3.12.3中断向量表54

3.12.4中断服务子程序结构55

3.13输入输出指令55

3.14其他指令57

3.15汇编语言程序设计57

3.15.1伪指令57

3.15.2模型机虚拟编译调试系统58

3.15.3模型机虚拟系统命令59

3.15.4分支程序设计60

3.15.5循环程序设计62

3.15.6子程序设计71

3.16综合程序设计示例82

3.17小结100

本章习题101

第四章 系统总线与存储器系统108

4.1系统总线及其形成108

4.1.1总线定义及分类108

4.1.2常用接口芯片介绍111

4.1.3系统总线形成及时序113

4.2存储器地址译码方法及译码电路115

4.2.1存储器地址译码方法116

4.2.2存储器地址译码电路118

4.3程序存储器设计121

4.3.1片内程序存储器121

4.3.2片外程序存储器设计121

4.4数据存储器设计124

4.4.1片内数据存储器124

4.4.2片外并行数据存储器设计124

4.5小结126

本章习题126

第五章 外总线与接口技术128

5.1输入/输出的基本方式及基本模式129

5.2 I/O地址译码方法及译码电路132

5.3并行接口电路设计134

5.3.1常用并行接口电路设计134

5.3.2可编程并行接口的实现137

5.4串行接口设计147

5.4.1 I2 C总线147

5.4.2 USB总线152

5.4.3 SPI总线159

5.5可编程定时器/计数器设计及其应用161

5.6中断系统169

5.6.1中断有关概念169

5.6.2可编程中断控制器芯片及应用172

5.7小结181

本章习题181

第六章 微处理器系统的FPGA设计与实现184

6.1 V HDL硬件描述语言184

6.1.1 VHDL语言简介184

6.1.2 VHDL基本结构185

6.1.3 VHDL语言的编程技术187

6.2 FPGA设计方法及流程191

6.2.1 FPGA的逻辑结构191

6.2.2 FPGA的开发流程193

6.2.3基于FPGA的嵌入式微处理器开发工具194

6.3模型机在FPGA中的设计与验证194

6.3.1模型机内部结构设计194

6.3.2模型机内核功能206

6.4在FPGA开发板嵌入模型机CPU使用说明206

6.4.1开发环境要求及准备206

6.4.2模型机下载到FPGA开发板206

6.4.3汇编语言程序的下载与调试执行208

6.5小结210

本章习题210

第七章 基于FPGA的最简微处理器结构与设计211

7.1微处理器的体系结构212

7.1.1复杂指令集计算机体系结构（CISC）212

7.1.2精简指令集计算机体系结构（RISC）213

7.2微程序控制器214

7.2.1算术逻辑单元ALU的设计214

7.2.2微码状态机及其电路结构221

7.2.3最简微处理器微程序控制单元设计222

7.3最简微处理器总体电路结构223

7.3.1最简微处理器程序控制单元设计223

7.3.2最简微处理器总体电路组成结构227

7.4最简微处理器指令代码与存储器寻址方式233

7.4.1最简微处理器指令机器代码格式及执行步骤233

7.4.2最简微处理器存储器寻址方式234

7.5最简微处理器指令集的扩充与仿真测试237

7.5.1最简微处理器指令集的扩充237

7.5.2最简微处理器电路设计与硬/软件联合仿真测试239

7.6小结239

本章习题239

附录 模型机虚拟编译调试系统使用说明241

参考文献246