数字电子技术与逻辑设计教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:华容茂

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-04

价格:22.00

装帧:平装

isbn号码:9787505355484

丛书系列:

图书标签:

• 数字电子技术
• 逻辑设计
• 电子技术
• 电路分析
• 计算机组成原理
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• 电子工程

计算机硬件与系统原理导论 作者： [此处可留空或填写虚构作者名] 页数： 约700页 开本： 大16开 --- 内容简介 本书旨在为初学者和希望系统性了解现代计算机工作原理的读者提供一个全面而深入的导论，重点聚焦于计算机的底层硬件结构、数据在系统中的组织方式、以及操作系统与应用软件的交互基础。本书不涉及数字电路的逻辑门级设计与布尔代数化简，而是将重点放在系统架构、指令集、存储器层次结构和I/O机制上。 本书共分为五个主要部分，结构严谨，逻辑清晰，旨在构建读者对整个计算机系统从物理层面到抽象软件层的完整认知框架。 --- 第一部分：计算机系统基础与历史演进 本部分首先回顾了计算机科学的起源和图灵机模型，为后续的系统架构学习奠定理论基础。随后，深入探讨了冯·诺依曼架构的核心组件及其相互关系，包括中央处理单元（CPU）、主存储器（内存）、输入/输出（I/O）设备。 数据表示的基石： 详细解析了定点数和浮点数的二进制表示方法（IEEE 754标准），讨论了字符编码（如ASCII和Unicode）在系统层面的意义，以及它们如何影响数据处理的精确性和兼容性。 指令集架构（ISA）概述： 简要介绍了CISC（复杂指令集）与RISC（精简指令集）的设计哲学差异，并以一个简化的RISC架构为例，解释了指令的格式、寻址模式和基本操作（如数据传输、算术逻辑运算）。这部分侧重于软件如何通过指令与硬件通信的接口定义。 --- 第二部分：中央处理器（CPU）的内部构造与工作流 这是本书的核心部分之一，详细剖析了现代高性能处理器的工作机制，完全跳过了晶体管和逻辑门层面的具体实现细节。 时序与控制： 解释了时钟信号在同步电路中的作用，以及指令的取指、译码、执行、访存和写回（Fetch-Decode-Execute Cycle）的完整周期。 流水线技术： 深入讲解了指令流水线（Pipelining）的概念、结构、性能提升的原理，以及如何处理数据冒险（Data Hazards）和控制冒险（Control Hazards，如分支预测）。着重分析了指令级并行性（ILP）的实现技术。 寄存器与状态字： 描述了通用寄存器、程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）以及程序状态字（PSW）在程序执行过程中的动态作用，这是理解函数调用和中断处理的关键。 --- 第三部分：存储器层次结构与性能优化 本部分系统地讲解了计算机系统中不同存储介质的物理特性、成本、速度和容量差异，并阐述了如何利用这些差异来构建高效的存储系统。 缓存存储器（Cache）： 这是性能优化的关键。详细分析了SRAM和DRAM的特性，重点讲解了缓存的工作原理，包括块的映射方式（直接映射、组相联、全相联）、替换策略（如LRU）以及写回/写透策略。 虚拟内存与地址翻译： 讲解了操作系统如何通过内存管理单元（MMU）将虚拟地址转换为物理地址。深入探讨了分页（Paging）和分段（Segmentation）机制，以及TLB（转换后援缓冲器）在加速地址翻译中的作用。 主存与外存： 比较了DRAM的刷新机制、内存控制器（Memory Controller）的作用，以及固态硬盘（SSD）与传统机械硬盘（HDD）在I/O模型上的根本区别。 --- 第四部分：总线、I/O系统与中断机制 本部分关注系统各个部件之间如何进行数据交换，以及如何处理外部事件。 系统总线结构： 分析了地址总线、数据总线和控制总线的物理意义和电气特性。重点探讨了总线仲裁（Bus Arbitration）机制，以确保多个设备能有序地共享总线资源。 直接内存存取（DMA）： 阐述了DMA控制器如何允许I/O设备在不占用CPU干预的情况下直接读写内存，这是实现高带宽数据传输的基础。 中断（Interrupts）与异常（Exceptions）： 详细描述了中断向量表（IVT）、中断请求（IRQ）的产生、CPU对中断的处理流程（保存现场、跳转向量地址、恢复现场），这是理解并发和设备驱动的关键。 --- 第五部分：汇编语言基础与系统级编程视角 为了连接硬件和高级语言，本部分引入了汇编语言作为理解底层操作的桥梁。 汇编语言入门： 使用一个典型的RISC汇编语言（如MIPS或ARM的简化子集）来演示高级语言（如C语言）是如何被编译成机器指令序列的。 函数调用约定： 解释了函数参数的传递方式、局部变量在栈上的分配、返回地址的保存与恢复，这是理解栈帧（Stack Frame）结构的基础。 系统调用接口： 简要介绍了应用程序如何通过系统调用（System Call）请求操作系统内核服务，从而间接访问硬件资源。 --- 本书特点 架构导向： 专注于“做什么”和“为什么这样设计”，而非“如何用晶体管实现”。 系统视角： 强调硬件与软件（特别是操作系统）之间的接口和协作关系。 侧重性能： 深入剖析了缓存、流水线和虚拟内存等关键技术如何提升系统整体吞吐量。 案例丰富： 包含大量流程图、数据结构图解和性能分析案例，便于读者理解抽象概念。 适用对象： 计算机科学与技术、电子工程（偏系统方向）、软件工程等专业本科生，以及希望深入了解计算机“黑箱”内部工作原理的工程师和技术爱好者。本书是后续学习操作系统、计算机网络和编译器设计等课程的必备基础教材。

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这本书的封面设计给我留下了非常深刻的印象，那种经典的蓝白配色，加上清晰的标题字体，瞬间就营造出一种严谨、专业的学术氛围。拿到手里的时候，感觉纸张的质感很不错，拿在手上沉甸甸的，让人觉得这是一本内容扎实、值得信赖的教材。我本来对这个领域有些畏惧，总觉得充满了复杂的公式和晦涩的理论，但这本书的编排方式却出乎意料地友好。它没有一上来就抛出那些让人望而生畏的知识点，而是用非常生活化的比喻和实例来引入概念，比如它解释逻辑门工作原理的时候，居然用了类似开关电路的比方，一下子就让我抓住了核心。这种循序渐进的引导，极大地降低了我的入门难度。特别是前几章，对布尔代数和基本逻辑运算的梳理，简直可以用“庖丁解牛”来形容，每一个步骤都讲解得细致入微，让我感觉自己真的掌握了基础，而不是囫囵吞枣地记住了几个公式。对于自学者来说，这种清晰的逻辑脉络和图文并茂的解释方式，简直是救星般的存在。

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这本书的排版和插图质量，是我遇到的所有相关书籍中数一数二的。电子技术类书籍，图形的清晰度至关重要，而这本书在这方面做得非常出色。无论是电路图、时序图还是波形图，线条都极为锐利，标注清晰，即使用放大镜去看那些复杂的集成电路内部结构图，细节也丝毫没有模糊。我特别喜欢它在讲解时序逻辑电路时使用的动画化描述。虽然是纸质书，但作者通过精妙的图形设计和布局，仿佛让电路的“动态变化”呈现在了我的眼前。比如在讲解触发器翻转时，相邻的两个图示之间的切换，就能模拟出信号的输入和状态的改变过程。这种视觉冲击力远胜于干巴巴的文字叙述。此外，大量的表格被用来总结和对比不同芯片的特性，使得查找和复习变得异常高效。可以说，这本书在视觉传达设计上投入的心血是肉眼可见的，这对于需要大量图形辅助理解的学科来说，是决定性的优势。

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这本书的深度与广度达到了一个非常令人满意的平衡点。对于初学者来说，前几章的基础内容足够让你打下坚实的地基，让你明白“为什么”要这么设计，而不是停留在“如何”使用的层面。但更棒的是，它并没有止步于基础。随着章节的深入，它开始引入一些更高级的主题，比如状态机的设计、存储器的基本原理，甚至对一些常用数字芯片的内部结构也进行了适当的剖析。这种由浅入深的结构，意味着这本书能够陪伴读者度过不止一个学习阶段。我甚至在书中发现了关于FPGA和可编程逻辑器件的初步介绍，这让我意识到，这本书的视野是面向未来的。它没有把“数字电子技术”仅仅看作是一个静态的知识点，而是将其放在了整个电子信息技术发展的大背景下进行阐述，这对于培养一个工程师的全局观是非常有益的。

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我在阅读过程中发现，这本书的例题设计简直是教科书级别的典范。很多其他教材的例题往往是公式的直接代入，看完例题感觉还是不太懂如何应用。然而，这本书的例题往往会设置一个贴近实际的应用场景，然后引导我们一步一步地去构建解决方案。比如在组合逻辑电路设计那一章，它没有直接给出一个复杂的真值表让读者化简，而是先描述了一个简单的交通信号灯控制需求，然后才引出卡诺图和代数化简的过程。这种“先有需求，后有方法”的讲解思路，极大地提升了我的学习兴趣和解决问题的能力。更让我赞赏的是，对于一些容易混淆的知识点，作者会特地设置“易错点提醒”或者“深入探讨”的小栏目，用斜体或者不同的背景色标注出来，确保读者不会在细节上失分。这些细微之处的用心，体现了作者对教学艺术的深刻理解，让这本书不仅仅是一本知识的堆砌，更像是一位经验丰富的导师在身边耳提面命。

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我个人在使用这本书的过程中，发现它在提供理论知识的同时，非常注重培养读者的动手实践能力。这一点从书中附带的实验指导部分就能看出来。实验环节的设计逻辑性非常强，每一个实验都是对前面理论知识的直接应用和验证，而不是孤立的练习。比如，在学习完加法器和译码器之后，紧接着的实验就是让你利用这些基本单元去搭建一个简易的算术逻辑单元（ALU）。这种“学一点，用一点”的节奏，极大地增强了学习的成就感。书后的习题部分也做得非常到位，不仅有基础的概念题，还有大量的综合设计题，这些题目往往需要读者综合运用好几个章节的知识点才能解决。更重要的是，它提供了清晰的解题思路引导，而不是直接给出最终答案，这迫使我去思考、去尝试，真正内化了知识。总体而言，这是一本理论与实践完美结合，对得起它所承载的“教程”二字的优秀著作。

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