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出版者:人民邮电出版社

作者:戴向国

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-11-1

价格:32

装帧:

isbn号码:9787711510059

丛书系列:

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精品力作：《微机原理与接口技术实践指南》 面向新时代电子信息工程师的深度解析与实战宝典 在快速迭代的现代电子信息工程领域，对底层硬件机制的深刻理解和高效的系统集成能力是衡量工程师专业水平的核心标尺。本书《微机原理与接口技术实践指南》正是为满足这一迫切需求而精心打造的权威性教材与实战手册。它摒弃了传统教材中晦涩难懂的理论堆砌，转而采用以应用驱动、模块化构建的全新视角，系统、深入地剖析了微处理器的工作原理、系统架构以及现代接口技术的实现细节。 本书的撰写团队由多位在嵌入式系统、高性能计算及工业自动化领域拥有二十余年实战经验的资深专家组成，确保了内容的前沿性、准确性与极强的可操作性。我们深知，对于渴望在竞争激烈的技术市场中脱颖而出的学习者和工程师而言，仅仅了解“是什么”是远远不够的，更重要的是掌握“为什么会这样”以及“如何高效地做到”。 第一部分：微处理器核心架构的深度透视 本部分将读者从宏观概念引导至微观结构，聚焦于现代主流微处理器（如基于ARM或x86指令集的现代处理器核心）的内部运作机制。 第一章：从冯·诺依曼到现代流水线 本章首先回顾了计算机体系结构的发展脉络，但重点迅速转向现代CPU的设计哲学。我们将详细解析超标量（Superscalar）架构和乱序执行（Out-of-Order Execution）的内部机制。读者将学习到如何通过预测分支、指令级并行（ILP）和寄存器重命名技术，将串行指令流转化为高度并行化的执行过程。我们不仅会展示这些概念的理论模型，更会结合具体CPU手册中的微架构图示，展示这些复杂逻辑如何在硅片上得以实现。 第二章：存储器层次结构与缓存一致性 存储器系统是决定现代计算机性能的关键瓶颈。本章将系统讲解多级缓存（L1/L2/L3）的设计原理，包括缓存行、映射策略（直接映射、全关联、组相联）及其替换算法。核心内容聚焦于缓存一致性协议，如MESI、MOESI协议。通过图文并茂的实例，我们将揭示多核系统中，如何通过总线嗅探（Snooping）和目录（Directory）机制，确保数据在不同核心缓存之间的一致性，并讨论如何编写无锁（Lock-Free）或低锁（Low-Lock）代码以优化缓存命中率。 第三章：指令集架构（ISA）的演进与优化 本书选取当前工业界主流的指令集架构作为分析对象。我们不会罗列所有指令，而是专注于关键的寻址模式、数据处理指令集（如SIMD扩展，如SSE/AVX在x86中或NEON在ARM中）的应用。重点在于讲解如何根据ISA特性，编写出最高效的汇编代码片段，以及编译器如何进行指令选择和调度，以最大化利用底层硬件的并行处理能力。 第二部分：系统总线、中断与实时性控制 理解微处理器与外部世界的交互是系统设计的基础。本部分深入探讨系统总线的协议、中断处理机制以及确保系统实时响应的关键技术。 第四章：系统总线协议与互连技术 我们将详尽分析现代片上系统（SoC）中常用的高带宽互连标准，例如AXI (Advanced eXtensible Interface)的总线事务类型（读、写、加载、存储）和突发传输机制。针对跨域通信，本书详细阐述了仲裁机制（Arbitration）和流控制（Flow Control）在确保多主设备并发访问内存时的可靠性。读者将掌握如何分析总线利用率，并针对性地设计高效的数据传输方案。 第五章：中断体系与异常处理的精妙设计 中断是实现高效I/O和快速响应外部事件的核心。本章不仅讲解传统的中断向量表，更聚焦于嵌套向量中断控制器（NVIC）在现代嵌入式系统中的应用。我们将深入探讨中断优先级管理、中断嵌套的流程控制，以及如何利用延迟/软中断来平衡响应速度与任务复杂性。此外，对MMU/MPU如何介入地址转换和内存保护的异常处理流程，也进行了细致的讲解。 第六章：DMA控制器的高效数据搬运 直接内存访问（DMA）是释放CPU资源的关键。本章将系统介绍DMA控制器的通道配置、传输模式（循环、单次、突发）和源/目的地的选择。通过具体的硬件寄存器操作示例（以主流的DMA控制器为例），读者将学会如何精确配置DMA，实现大批量数据的零拷贝传输，从而极大地提升系统吞吐量。 第三部分：现代接口技术与外设交互实战 本部分侧重于将理论知识应用于实际的外设驱动与通信场景，这是区分理论学习者与实践工程师的关键环节。 第七章：串行通信的深度挖掘：UART, SPI, I2C 本章不满足于介绍这些接口的基本概念，而是深入到时序图的精确解读和错误处理机制。例如，在SPI通信中，如何根据CPOL/CPHA的不同组合选择正确的时钟相位和极性；在I2C总线上，如何处理仲裁丢失（Arbitration Loss）和超时（Timeout）情况。每一项技术都辅以清晰的硬件时序图示和驱动逻辑伪代码。 第八章：高速同步接口：PCI Express (PCIe) 基础 作为现代高速外设连接的骨干，PCIe的理解至关重要。本章将从事务层（TLP）、数据链路层和物理层三个维度解析其架构。重点在于讲解链路训练（Link Training）的过程，以及请求/完成包（Request/Completion Packets）的交换机制，帮助读者理解如何正确地初始化并与PCIe设备进行基于事务的通信。 第九章：内存与闪存的接口技术 对于需要进行固件烧录和数据持久化的应用场景，理解外部存储器接口至关重要。本章详细介绍了NOR/NAND Flash的读写时序，特别是NAND Flash的页（Page）和块（Block）管理、坏块（Bad Block）处理机制以及ECC（错误校验码）的应用。此外，对SD/eMMC/UFS等标准存储卡的初始化流程和命令集也有深入的分析。 总结与展望 《微机原理与接口技术实践指南》致力于架设起理论知识与工程实践之间的坚实桥梁。本书的每一章节都设计了“设计挑战”与“性能调优”环节，鼓励读者跳出书本，亲自动手去验证、去优化。通过本书的学习，您将不仅掌握微处理器和接口技术的“是什么”，更能深入理解“为什么”和“如何做”，从而具备独立设计、调试和优化复杂嵌入式系统的核心能力，成为真正掌握系统底层逻辑的精英工程师。

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阅读完前几章后，我最大的感受是作者在内容组织上的独到匠心。它并非简单地堆砌理论知识，而是采取了一种非常实用的“问题导向”的学习路径。开篇没有陷入冗长而枯燥的背景介绍，而是直接切入最核心的概念和应用场景，用具体的例子来引导读者理解抽象的原理。这种循序渐进的教学方法极大地降低了初学者的入门门槛。我记得在讲解某个关键算法时，作者先描述了一个实际制造中遇到的难题，然后一步步拆解如何利用书中所授的知识去解决它，这种“知其所以然”的讲解方式，远比纯粹的公式推导来得有效和深刻。对于我们这些需要在实际工作中快速应用所学知识的人来说，这种实战化的编排结构简直是福音。

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这本书的语言风格出乎意料地亲切而富有启发性，完全没有一般技术书籍那种冰冷的教条感。作者似乎一直在以一位经验丰富、平易近人的导师的身份与读者对话。尤其是在处理那些容易产生歧义的技术术语时，作者总会穿插一些生动的比喻或者引用行业内的“老故事”来辅助解释，使得原本高深的理论变得触手可及。我特别欣赏作者在关键知识点处设置的“思考题”或“陷阱提示”，它们不是死板的练习，而是引导你去深入挖掘概念背后的本质，常常能让人在不经意间豁然开朗。这种温暖而又引导性的叙事风格，让整个学习过程充满了探索的乐趣，而不是枯燥的背诵。

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这本书的装帧和印刷质量真是令人赞叹，纸张手感厚实，不是那种廉价的光滑纸，而是带有微微的纹理，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。尤其是插图部分，色彩还原得非常准确，无论是复杂的机械结构图还是软件操作界面截图，都清晰锐利，细节一目了然。我个人非常注重阅读体验，一本好书不仅要有扎实的知识内核，外在的呈现同样重要，这本教材在这方面做得非常出色，翻阅起来简直是一种享受。封面设计也很有匠心，那种简洁中透露出专业感的风格，放在书架上显得格外沉稳大气，让人一看到就知道这是一本值得认真对待的专业书籍。即使是目录和章节划分，也能看出编排者的用心良苦，逻辑清晰，过渡自然，让人对后续内容的学习充满期待。

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这本书的辅助资源和排版细节处理得非常到位，极大地提升了学习效率。章节末尾的“知识点回顾”和“自检清单”做得非常精炼，是考前复习和快速回顾的绝佳工具。更难能可贵的是，排版上大量使用了醒目的图表和对比表格，将复杂的流程或参数关系清晰地视觉化了。很多技术书籍常常将重要信息挤在密密麻麻的文字段落中，但这本书在关键处敢于“留白”，用图标和加粗来突出重点，使得查找和定位信息变得异常高效。这种对阅读体验的极致追求，使得学习过程中的挫败感大大降低，让人更愿意主动投入时间去钻研其中的奥秘。

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从技术的深度和广度来看，这本书的覆盖面确实做到了一个很高的平衡点。它没有止步于基础操作层面，而是深入到了一些更底层、更具前瞻性的技术细节。例如，在探讨某类软件的高级功能时，作者不仅给出了操作步骤，还简要提及了其背后的数据结构或底层逻辑，这对于想要成为资深工程师的读者来说至关重要。同时，它也照顾到了非专业背景的读者，确保了基础概念的完整性和准确性。我对比了手头几本同类参考资料，这本书在保持学术严谨性的同时，对于最新行业标准的跟进速度也令人印象深刻，显示出作者团队持续关注和更新知识体系的专业态度。

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