具体描述
《计算机硬件技术基础》以Pentium微型计算机为平台，从应用的角度介绍微型计算机的系统结构、微处理器、存储器、中断系统、输入/输出技术、总线接口和常用外设的工作原理及其应用技术，形成了一套完整的、系统的教学内容，使硬件技术课程的学习更加自然流畅。对计算机硬件的介绍不涉及电路细节，而是试图站在系统的高度，让读者对计算机系统的工作原理有一个全面的了解，从硬件对软件更好地进行支持的角度，以提高计算机系统的性能价格比为出发点，讲清计算机的工作原理。
全书共分8章。从内容选取、概念引入、文字叙述等各方面，都力求遵循面向实际应用、重视实践、便于自学的原则，注重理论联系实际，强调对分析问题、解决问题能力的训练与培养，力图反映微型计算机领域技术发展的最新水平与趋势，其内容充分体现了计算机硬件技术的基础性、系统性、知识性及先进性的统一。书中引入了大量的实例，帮助读者了解并掌握计算机硬件的最新知识。实例的选取着眼于加深学生对计算机系统中的一些典型逻辑功能部件的认识，为学习和了解计算机工作原理奠定良好的基础。
《计算机硬件技术基础》可以作为高等院校非计算机专业的教材，也可以作为高职高专计算机专业的教材，还适于作为初学者的自学用书。
《信息时代的基石：现代电子系统与集成电路原理》 本书导读： 在这个数据洪流与万物互联的时代，我们享受着前所未有的信息便利，但很少有人停下来思考支撑这一切的物质基础——那些在硅片上刻画的精妙逻辑。本书并非聚焦于宏观的计算机架构或操作系统的软件层面，而是将目光深入到电子系统的核心脉络，深入探究现代信息处理的物理实现与基本规律。我们旨在为读者构建一个坚实的理论框架，理解从最基本的半导体器件到复杂集成电路功能模块的演进历程与设计哲学。 第一部分：半导体物理与器件基础——信息流动的源泉 本部分是理解所有现代电子系统的基石。我们将从晶体管这个“电子开关”的微观世界出发，揭示其背后的物理机制。 第一章：固体材料的电子行为 深入探讨导体、半导体和绝缘体之间的本质区别，重点解析能带理论、费米能级以及载流子（电子与空穴）的输运机制。我们将详细剖析本征半导体与杂质半导体的特性，理解掺杂过程如何精确地控制材料的导电性能，这是所有后续电子器件设计的前提。 第二章：P-N结的构建与二极管的特性 本章集中讨论半导体领域中最基本也是最重要的结构——P-N结。我们将分析在无偏置、正向偏置和反向偏置条件下，空间电荷区、内建电场以及扩散电流和漂移电流的相互作用。重点阐述二极管的非线性伏安特性，以及齐纳击穿、雪崩击穿等重要工作现象，它们在稳压和开关电路中的应用是不可或缺的知识点。 第三章：双极性晶体管（BJT）的工作原理与模型 本书将详细解析BJT的结构、载流子注入与传输过程。重点分析其在不同工作区（截止区、放大区、饱和区）的特性曲线，并推导出Ebers-Moll模型与混合 $pi$ 模型。通过对不同偏置电路的分析，展示BJT如何作为电流控制型器件实现信号的放大与开关功能。 第四章：金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的精妙设计 MOSFET是现代数字电路的绝对主角。我们将细致阐述MOS器件的形成过程，重点讲解阈值电压的确定、以及在弱反转、强反转区域的沟道电流模型。不同于BJT，MOSFET是电压控制型器件，本书将深入探讨其亚阈值导电、米勒效应以及短沟道效应，这些效应直接影响着现代超大规模集成电路（VLSI）的性能与功耗。 第二部分：模拟电路设计与放大技术——信号的精准处理 电子系统不仅需要处理离散的0和1，还需要对连续变化的模拟信号进行精确的调理。本部分聚焦于如何利用基础器件构建高性能的模拟模块。 第五章：晶体管作为放大器的基础 本章从共同源极、共同发射极等基本放大电路配置入手，推导其电压增益、输入阻抗和输出阻抗。重点分析频率响应特性，如高频和低频时的滚降现象，并引入反馈理论，解释反馈在改善线性度、稳定增益中的关键作用。 第六章：运算放大器（Op-Amp）的理论与应用 运算放大器是模拟电路的“瑞士军刀”。我们将从差分放大器的结构开始，解析其共模抑制比（CMRR）的意义，再深入到内部的输入级、增益级和输出级的设计。随后，本书将展示Op-Amp在反相、同相放大、积分、微分、有源滤波器（如Sallen-Key拓扑）等经典应用中的精确数学模型与设计实例。 第七章：有源滤波器与信号调理 本部分系统地介绍如何使用晶体管和反馈网络构建低通、高通、带通和带阻滤波器。我们将对比巴特沃斯、切比雪夫等不同类型的幅频响应特性，并探讨如何利用开关电容技术实现高精度、低噪声的模拟信号处理功能，为数据采集系统打下基础。 第三部分：数字逻辑与系统实现——构建信息处理的骨架 数字电路是实现复杂计算任务的核心。本部分将从布尔代数出发，最终构建出复杂的组合逻辑与时序逻辑单元。 第八章：布尔代数与组合逻辑电路 从逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）的基本实现开始，系统介绍卡诺图（K-Map）和Quine-McCluskey方法在逻辑函数化简中的应用。重点解析多路选择器（MUX）、译码器、编码器以及全加器等核心组合逻辑模块的电路结构与工作原理。 第九章：CMOS逻辑电路族与优化 详细分析CMOS反相器的工作特性，包括其电压传输特性（VTC）、噪声容限和传播延迟。进而，深入探讨不同CMOS逻辑家族（如静态CMOS、多米诺逻辑、Pass-Transistor逻辑）的设计权衡，特别关注功耗优化，如亚阈值功耗和动态功耗的控制策略。 第十章：时序逻辑与状态机设计 本章探讨存储信息的电路单元——锁存器（Latch）与触发器（Flip-Flop）。分析主从结构、边沿触发机制，以及如何利用它们构建寄存器和存储单元。随后，我们将系统性地介绍有限状态机（FSM）的设计方法，包括同步与异步复位、状态编码优化，这是控制器设计的核心技能。 第十一章：存储器结构与访问机制 介绍数字系统中常见的存储技术，包括易失性存储（SRAM与DRAM）的基本单元结构、读写操作的时序要求以及刷新机制。同时，也会涉及非易失性存储（如Flash Memory）的工作原理，及其在数据持久化中的作用。 结语：迈向系统级集成 全书的最后，我们将探讨如何将上述模拟与数字模块高效地集成到单芯片上，介绍基本的版图设计考量，如互连线的寄生效应、时钟树的平衡设计等，为读者理解现代集成电路设计流程提供一个宏观的视角，为后续学习更高级的电子工程领域做好知识储备。 本书内容严谨，逻辑清晰，旨在为致力于电子工程、微电子学、通信工程以及计算机体系结构等领域的学生和工程师，提供一个扎实且深入的电子系统物理基础。读者在掌握了这些基本构建模块之后，方能真正理解信息技术飞速发展的内在驱动力。
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