PC接口技术内幕

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出版者:中国电力出版社
作者:[加]Myke Predko
出品人:
页数:809
译者:
出版时间:2002-7
价格:85.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787508309866
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机技术
  • 编程
  • PC接口
  • 硬件
  • 技术
  • 计算机
  • 嵌入式系统
  • 接口技术
  • 开发
  • 调试
  • 电子工程
  • 底层技术
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具体描述

深入解析现代计算机系统构建的基石:高性能数据传输与系统互联 图书名称:高性能数据传输与系统互联 书籍定位: 本书旨在为电子工程、计算机科学、通信工程等领域的工程师、高级技术爱好者以及相关专业的研究生提供一本全面、深入、且极具实践指导意义的参考手册。它摒弃了对基础概念的冗余叙述,直奔现代计算架构中最为关键和复杂的环节——高速数据如何在不同组件、模块和系统间可靠、高效地流动。 核心内容概述: 本书系统性地剖析了当前主流和前沿的系统级互联技术,重点关注物理层(PHY)设计、链路层协议栈的优化、时钟数据恢复(CDR)机制、信号完整性(SI)与电源完整性(PI)的深度分析,以及在多通道、高带宽需求下的系统级挑战与解决方案。 第一部分:高速串行通信的物理层基础与挑战 (The Physical Layer Imperative) 本部分奠定了理解高速互联的理论基础,并深入探讨了实际实现中必须面对的挑战。 高速信道的特性与损伤模型: 详细分析了PCB走线、连接器和电缆在GHz频率范围内的传输线效应,包括反射、串扰(近端与远端)、损耗(介质损耗与导体集肤效应)。引入了S参数(S-Parameters)在通道建模中的应用,以及如何利用这些参数精确预测信号衰减和相位延迟。 均衡技术精解: 深入探讨了为了克服信道损耗而必须采用的均衡技术。涵盖预加重(Pre-emphasis)和去加重(De-emphasis)在发送端和接收端的具体实现逻辑和拓扑结构。重点剖析了判决反馈均衡(DFE)的工作原理,特别是其在消除前一个比特间符号干扰(ISI)中的关键作用,并探讨了DFE在实际芯片设计中迭代算法的收敛性问题。 时钟与数据恢复(CDR): 对高速系统中时钟与数据同步的重要性进行了详尽阐述。详细比较了基于锁相环(PLL)的CDR架构和基于数字信号处理(DSP)的CDR架构。书中包含对环路滤波器(Loop Filter)设计参数(如带宽、阻尼系数)如何影响抖动容限(Jitter Tolerance)和抖动清除能力(Jitter Peaking)的案例分析。 第二部分:高性能互联协议栈与链路层优化 (Protocol Stacks and Link Layer Optimization) 本部分将视角从物理信号提升到逻辑数据流的管理,聚焦于如何确保数据在复杂链路上的正确传输、纠错和仲裁。 前向纠错(FEC)的演进与应用: 详细分析了从传统的循环冗余校验(CRC)到现代高速接口中使用的低密度奇偶校验(LDPC)和里德-索罗门(Reed-Solomon, RS)编码技术的演变。书中提供了不同FEC码率对吞吐量和误码率(BER)改善的量化比较,并探讨了FEC解码延迟对实时系统的影响。 流量控制与拥塞管理: 针对基于包(Packet-based)和基于流(Flow-based)的互联协议,深入研究了如何设计高效的流控机制,以防止网络边界缓冲区溢出。讨论了暂停帧(Pause Frames)机制的局限性,并引入了更先进的基于优先级的流量调度算法。 多通道与互操作性标准剖析: 详细对比了当前主流的高速互联标准,例如PCIe(重点关注其最新的通道结构与TLP格式)、CXL(Compute Express Link,侧重于内存语义一致性协议的底层实现)以及光模块接口(如OIF CEI)。书中特别关注了这些标准在不同技术节点下的物理层参数收敛要求。 第三部分:信号完整性与电源完整性的系统级建模 (SI/PI Co-Simulation and System Integrity) 本部分是本书的实践核心,探讨了在多层PCB上实现GHz信号传输时,必须考虑的电磁兼容(EMC)与系统稳定性问题。 串扰分析与抑制策略: 区分了模式依赖性抖动(MDI/MDF)与随机抖动。提供了在PCB布局阶段,通过调整走线间距、叠层设计(Stack-up)以及使用去耦元件来最小化串扰的具体设计指南。讨论了如何利用电磁场求解器(如Ansys HFSS或Cadence Sigrity)进行精确的交叉耦合建模。 电源完整性(PI)的动态建模: 强调了高速开关活动对电源分配网络(PDN)的瞬态影响。深入讲解了阻抗谱分析在识别电源平面谐振点中的应用。书中提供了优化去耦电容选型(包括陶瓷、钽和电解电容的组合)以确保在不同频率(从MHz到GHz)下都能提供足够低阻抗的策略。 抖动预算与容限分析(Jitter Budgeting): 提供了一套严谨的抖动分解和预算流程,将总抖动分解为确定性抖动(DJ)和随机抖动(RJ)。展示了如何根据接收端的抖动容限曲线(Jitter Tolerance Mask)来反推发送端和信道需要达到的指标,确保系统在最差情况下依然稳定运行。 第四部分:前沿趋势与未来挑战 (Emerging Trends and Future Architectures) 本部分展望了未来十年内系统互联技术的发展方向。 硅光互联(Silicon Photonics)的集成: 探讨了将光收发模块集成到CMOS工艺中面临的挑战,以及硅光技术如何解决传统铜缆在超长距离和极高带宽下的瓶颈。重点分析了电光调制器(EOM)的能效优化。 Chiplet与先进封装技术: 讨论了2.5D(如硅中介层/Interposer)和3D堆叠封装如何改变芯片间的通信范式,从传统的板级互联转向片上或芯片间的近距离高速通信,以及由此带来的I/O密度和功耗密度管理难题。 本书特点: 本书的叙述风格严谨、技术深度足够,旨在提供“为什么”和“如何做”的完整答案,而非停留在“是什么”。书中包含大量的数学推导、实际设计案例的参数选择过程,以及使用业界标准仿真工具进行验证的流程说明。它是一本面向工程实践、追求极致性能的工程师和研究人员的必备工具书。

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目录信息

读后感

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用户评价

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我是一位对计算机硬件的底层运作机制充满好奇的学生,尤其对那些影响着计算机性能和稳定性的关键技术感到着迷。接口技术作为连接各个硬件组件的桥梁,其重要性不言而喻。我常常思考,为什么不同的接口会有不同的传输速度?它们在处理数据时,内部是如何运作的?那些看起来微不足道的接口,背后又隐藏着多少复杂的工程设计和技术创新?这本书的标题《PC接口技术内幕》正是点出了我渴望了解的“内幕”信息。我希望书中能够用一种清晰易懂的方式,为我揭示从物理信号传输到逻辑协议控制的整个流程,让我了解在数据从一个设备转移到另一个设备的过程中,所经历的每一个关键步骤。我尤其期待书中能够包含一些关于接口的电气特性、信号完整性、时序约束以及常见故障排除的分析,让我能够对接口技术有一个更全面、更深入的理解,从而更好地掌握计算机硬件的工作原理。

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我是一位对计算机硬件历史和发展趋势充满好奇的业余爱好者。我一直对那些推动计算机技术向前发展的关键技术感到着迷,而接口技术无疑是其中至关重要的一环。从早期的串行端口到如今的Thunderbolt,每一次接口的革新都极大地提升了计算机的性能和用户体验。我总是在思考,这些接口的演进背后有着怎样的技术驱动力?工程师们是如何在不断追求更高速度、更低延迟、更低功耗的同时,还要保证广泛的兼容性和易用性?这本书的标题《PC接口技术内幕》给我一种深入探索的期待感,我希望它能够带我回顾接口技术的发展历程,剖析不同接口的起源、演进以及它们各自的优缺点。我更期待书中能够深入探讨那些定义了接口性能和功能的底层技术,例如信号完整性、差分传输、编码方式等等,让我能够更清晰地理解“速度”和“稳定性”是如何在物理层面得以实现的。我希望通过阅读这本书,能够更全面地理解计算机硬件的“血脉”是如何流动的。

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我是一位资深的硬件工程师,在行业内摸爬滚打了十多年,接触过各种各样的硬件产品,从嵌入式系统到大型服务器,接口技术一直是我的工作重心之一。尽管我熟悉很多接口的标准和应用,但我总觉得在理解其“内幕”方面还存在一些模糊不清的地方,尤其是一些更深层次的设计哲学和工程考量。当我看到这本书的标题时,我立刻被它所吸引,因为“内幕”这个词恰恰点出了我想要深入了解的领域。我希望这本书能不仅仅是接口标准的堆砌,而是能深入剖析这些标准背后所蕴含的设计思想,例如为什么某些接口会采用特定的传输方式,它们在功耗、速度、兼容性、成本之间是如何权衡的,以及在面对不断增长的数据需求时,工程师们是如何克服重重技术挑战来优化这些接口的。我尤其期待能够看到书中对一些前沿接口技术的深入探讨,比如光纤接口在数据中心的应用,或者无线接口在物联网领域的最新进展。我相信,这本书会为我提供一个全新的视角,帮助我更全面、更深入地理解接口技术,从而在我的工作中能够有更多的创新和突破。

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我是一名大学计算机科学专业的学生,目前正在学习操作系统和计算机体系结构等课程。在课堂上,我们接触到了各种硬件接口的概念,比如PCIe、USB等,但很多时候只是了解到它们的功能和应用场景,对于其底层的工作原理和设计细节了解不多。我经常思考,这些接口是如何确保数据在CPU、内存和外围设备之间高效、可靠地传输的?它们又是如何处理各种中断和异常情况的?这本书的标题《PC接口技术内幕》给我一种非常专业和深入的感觉,让我觉得它能够解答我在学习过程中遇到的许多困惑。我希望能在这本书中找到关于接口协议的详细解释,了解数据包的格式、传输的时序、错误检测和纠正机制等。同时,我也对不同接口的物理实现方式和设计权衡很感兴趣,例如为什么有些接口使用不同的连接器形状,或者在设计时会考虑哪些因素来优化性能和功耗。我相信这本书能够帮助我更扎实地掌握计算机硬件的基础知识,为我未来的学习和研究打下坚实的基础。

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我是一名在网络设备领域工作的工程师,对各种通信协议和数据传输方式有着深入的了解。在我日常的工作中,接口技术是构建高效、稳定网络的基础。我常常思考,在高速数据传输的背后,隐藏着哪些复杂而精妙的技术?例如,为什么以太网接口能够实现如此高的带宽和低延迟?USB接口又是如何做到在不同设备之间实现即插即用的?这本书的标题《PC接口技术内幕》吸引了我,因为它似乎能够揭示这些接口在更深层次的技术细节。我希望书中能够深入探讨各种高速接口的信号完整性、编码技术、错误校验机制,以及它们在实际应用中是如何实现高效通信的。我还对那些推动接口技术发展的关键理论和工程实践很感兴趣,例如如何解决电磁干扰问题,如何优化时序,以及在设计过程中所做的各种权衡。我相信,这本书会为我提供更丰富的知识储备,帮助我更好地理解和优化网络设备中的接口设计。

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作为一个对科技产品充满热情的科技爱好者,我一直致力于了解我所使用的设备是如何工作的。从智能手机到电脑,再到各种物联网设备,接口技术无疑是它们之间沟通的桥梁。我常常在想,为什么有些接口传输速度那么快,而有些却相对较慢?为什么有些接口可以同时传输多种类型的数据,而有些只能传输一种?这些差异背后究竟隐藏着怎样的技术原理?这本书的标题《PC接口技术内幕》恰好触及了我最感兴趣的点。我希望它能用一种易于理解的方式,为我揭示这些接口的运作机制,让我了解从物理层的信号传输到逻辑层的协议交互,每一个环节是如何协同工作的。我期待书中能够包含一些实际的案例分析,让我看到这些技术是如何在真实的产品中得到应用的,以及工程师们在设计和实现这些接口时所面临的挑战和解决方案。我希望这本书能够让我对“连接”这个概念有一个全新的认识,并且能够更好地理解不同设备之间的互联互通是如何实现的。

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这本书的封面设计非常吸引我,一种深邃的蓝色基调,搭配着抽象的电路图纹样,仿佛预示着即将揭开的神秘面纱。我一直对电子产品的内部构造充满好奇,尤其是那些连接我们与数字世界的核心——接口技术。从最早的串行、并行接口,到如今琳琅满目的USB、Thunderbolt,再到那些隐藏在设备背后的各种连接协议,每一次的演进都代表着技术的一大步飞跃。我常常在想,这些接口是如何工作的?它们是如何在不同的设备之间高效、稳定地传输数据的?是什么样的技术难题在背后驱动着这些创新?我相信这本书会解答我心中长久的疑问,让我能够更深入地理解那些看似平常却至关重要的连接方式,或许还能从中窥见未来技术发展的方向。期待它能像一位经验丰富的工程师,带领我穿越错综复杂的信号线路,领略那些精妙绝伦的设计原理,让我对“连接”这个概念有更深刻的认识,甚至能够举一反三,在其他技术领域也能触类旁通。

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我是一位对电子产品怀有浓厚兴趣的设计师,尤其关注产品在用户体验和工业设计上的各个细节。对我而言,接口不仅仅是功能的连接,更是产品美学和用户交互的一部分。我常常思考,为什么有些接口的设计能够如此简洁、直观,而有些却显得笨重、繁琐?在追求高性能的同时,工程师们是如何在接口的设计中兼顾易用性和美观性的?这本书的标题《PC接口技术内幕》让我对隐藏在这些连接点背后的设计智慧产生了浓厚的兴趣。我希望书中能够包含一些关于接口的物理设计、插拔体验、材料选择以及它们在不同产品形态下的应用案例。我更希望能够了解到,在接口的设计和标准化过程中,有哪些人文关怀和用户导向的考量,以及如何通过接口设计来提升产品的整体质感和用户满意度。我相信,这本书能够为我提供新的设计灵感,让我能够更全面地理解科技产品中的“连接”美学。

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我是一名软件开发者,我的工作主要集中在应用程序的开发和优化上。然而,我深知底层硬件的特性对软件的性能有着至关重要的影响,尤其是在处理大量数据输入输出的时候。我常常思考,当我的程序向外围设备发送指令或接收数据时,这些数据是如何在软件层面被转换为硬件能够理解的信号,又是如何在物理接口上被高效传输的?这本书的标题《PC接口技术内幕》让我觉得它能够填补我在软件和硬件之间的认知鸿沟。我希望书中能够详细介绍操作系统如何管理和调度硬件接口,以及各种接口驱动程序的工作原理。我还对如何在软件层面优化数据传输效率,减少延迟,以及如何处理可能出现的接口错误和异常情况很感兴趣。我相信,通过了解接口技术的“内幕”,我能够编写出更高效、更稳定的软件,并且在遇到性能瓶颈时,能够从硬件层面找到解决问题的思路。

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我的工作涉及嵌入式系统的开发,尤其是在物联网设备的集成方面,接口技术是我们必须面对的核心问题之一。从低功耗的传感器接口到高速的数据传输接口,每一种接口都有其独特的应用场景和技术要求。我一直希望能够更深入地理解这些接口背后的设计哲学和工程实践,而不仅仅是停留在API的使用层面。这本书的标题《PC接口技术内幕》非常吸引我,因为它暗示着它将揭示那些不为人知的技术细节和设计考量。我希望这本书能够详细介绍各种主流的嵌入式接口,比如I2C、SPI、UART,以及更高速的USB、Ethernet等,并且能够深入分析它们的通信协议、时序特性、电源管理策略以及在实际应用中可能遇到的挑战和优化方法。我尤其对书中关于接口互联互通的设计和兼容性问题很感兴趣,以及在资源受限的环境下如何进行高效的接口设计。我相信,这本书将为我提供宝贵的实践指导和理论支持,帮助我在嵌入式系统开发领域取得更大的进步。

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