微型计算机结构与编程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京蓝色畅想图书发行有限公司（原高等教育出版社）

作者:葛纫秋,韩宇龙,武梦龙

出品人:

页数:467

译者:

出版时间:2005-6

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787040171945

丛书系列:

图书标签:

• 微型计算机
• 计算机结构
• 汇编语言
• 编程
• 计算机原理
• 数字逻辑
• 嵌入式系统
• 单片机
• 8086
• 计算机组成原理

好的，这是一份关于《微型计算机结构与编程》的图书简介，内容详实，旨在提供清晰的概述，但不包含您提及的书籍的任何具体内容。 --- 图书简介： 探索现代计算系统的核心奥秘 书名： 《微型计算机结构与编程》 面向读者： 本书旨在为计算机科学、电子工程、软件工程等相关专业的学生以及希望深入理解现代计算系统硬件与软件底层交互的工程师、技术爱好者提供一份全面而深入的指南。无论您是初次接触计算机体系结构，还是寻求巩固和拓宽已有知识基础的专业人士，本书都能为您提供坚实的理论支撑和实践指引。 内容概述： 本书系统地探讨了微型计算机系统的基本组成、工作原理以及软硬件之间的协同机制。我们聚焦于现代处理器的设计哲学、内存系统的组织架构，以及如何通过高效的编程范式来充分发挥硬件的性能潜力。全书内容涵盖从基础的数字逻辑到复杂的指令集架构，再到操作系统对硬件资源的抽象和管理，力求构建一个完整、连贯的知识体系。 第一部分：基础构建块——数字逻辑与二进制世界 本书的开篇部分将读者带入数字世界的基石。我们首先回顾了布尔代数的基本概念及其在数字电路设计中的应用。重点介绍了逻辑门、组合逻辑电路（如加法器、译码器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器）的设计与分析。 随后，我们将深入探讨数据的表示方式。这不仅仅是理解二进制，更关键的是掌握如何用二进制来精确、高效地表示整数（有符号与无符号）、浮点数以及字符信息。我们详细分析了不同编码标准（如IEEE 754）对计算精度和范围的影响，这是理解后续所有软件层级运作的基础。 第二部分：中央处理器（CPU）的内部结构与指令集 本部分是全书的核心，致力于解构现代处理器的“大脑”。我们将从宏观上介绍CPU的组成，包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）以及寄存器组。 指令集架构（ISA）的深入剖析： 我们将详细阐述指令集的概念，区分RISC（精简指令集计算）和CISC（复杂指令集计算）的设计哲学及其对程序执行效率的影响。针对特定架构的指令集，本书会剖析数据传输、算术运算、逻辑操作以及控制流指令的具体编码和执行流程。理解指令的格式、寻址模式和操作码是连接软件与硬件的桥梁。 处理器流水线与性能优化： 为了提升计算速度，现代CPU广泛采用流水线技术。本书将详细解释经典的五级或七级流水线模型，深入分析指令获取、译码、执行、访存和写回这五个阶段。更重要的是，我们将探讨流水线中常见的“冒险”问题——数据冒险、控制冒险——以及硬件如何通过转发（Forwarding）、分支预测（Branch Prediction）等技术来缓解这些瓶颈，实现指令级的并行性。 第三部分：内存系统与数据层次结构 程序的性能往往受限于数据访问的速度。本部分全面梳理了计算机系统的内存层次结构，从寄存器到主存（DRAM），再到二级/三级缓存（SRAM）。 缓存机制的精髓： 我们将用大量的篇幅解析缓存的工作原理，包括块的组织、映射策略（直接映射、组相联、全相联）以及替换算法（如LRU）。读者将学会如何计算命中率、缺失率，并理解程序设计（如循环的优化、数据的局部性）如何直接影响缓存的性能表现。 虚拟内存与地址转换： 虚拟内存是操作系统管理资源的关键机制。本书解释了虚拟地址到物理地址的转换过程，详细介绍了页表结构、多级页表以及TLB（快表）的作用。这部分内容对于理解进程隔离、内存保护以及程序如何跨越物理界限运行至关重要。 第四部分：输入/输出（I/O）与系统互连 计算机系统需要与外部世界交互。我们探讨了I/O设备的基本工作模式，包括轮询、中断驱动I/O以及DMA（直接内存访问）。理解这些机制有助于开发者设计高效的数据传输方案。 系统总线与互连结构： 内存总线、I/O总线以及片上总线（如AXI）构成了系统内部的数据高速公路。本书会分析不同总线的仲裁机制、带宽限制，并介绍现代多核处理器中常用的片上网络（NoC）架构，为理解并行计算的硬件基础做铺垫。 第五部分：从硬件到软件的桥梁——汇编语言与系统编程 理论知识的最终落脚点在于实践。本部分将把前面对硬件的理解转化为具体的编程能力。 汇编语言编程实践： 我们将选取一种主流的、具有代表性的指令集架构（如x86-64或ARM）作为示例，详细讲解寄存器使用、栈帧管理、过程调用规范。通过编写和分析实际的汇编代码片段，读者将清晰地看到高级语言（如C/C++）是如何被编译器翻译成机器可执行的序列。 编译器与链接器的作用： 深入探讨编译器如何将源代码优化并转换成目标代码，以及链接器如何解析符号引用、分配地址，最终生成可执行文件。理解这些过程，对于调试底层的性能问题和理解程序加载机制至关重要。 结论与展望： 《微型计算机结构与编程》不仅仅是一本关于“如何做”的指南，更是一本关于“为什么是这样”的深度解析。通过本书的学习，读者将能够： 1. 理解底层逻辑： 从晶体管级别理解数字系统的工作原理。 2. 优化软件性能： 掌握如何编写对硬件友好的代码，充分利用流水线和缓存。 3. 跨越鸿沟： 自如地在硬件抽象层和系统软件层之间进行思考和切换。 4. 掌握未来方向： 对并行计算、多核架构、异构计算（如GPU/FPGA的接口）有清晰的认识和判断力。 本书结构严谨，论述详尽，配有大量的图示和贯穿始终的实例，旨在培养读者一种自下而上、对计算系统全局性的洞察力。掌握了这些核心知识，您将为未来在系统软件开发、高性能计算、嵌入式系统设计等领域取得突破打下最坚实的基础。

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这本书的行文风格就像一位经验丰富的老教授在跟你一对一交流，语调不疾不徐，但逻辑链条极其严密。我特别欣赏它在系统编程和底层交互这块的深度挖掘。它没有仅仅停留在高级语言的抽象层面，而是直接深入到了寄存器分配和操作系统内核与硬件交互的灰色地带。读到关于中断处理和异常恢复机制的那几章时，我感觉自己的编程思维被彻底打开了。那种从软件视角去看待硬件限制，再从硬件能力反推软件优化策略的感觉，非常令人着迷。而且，书中对汇编语言的讲解也绝非点到为止，而是深入到了不同体系结构下指令集的细微差异，这对于想要从事编译器优化或者嵌入式开发的读者来说，简直是如获至宝。整本书的论述层次感极强，层层递进，让人在阅读过程中不断有“原来如此”的顿悟感。

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说实话，这本书的阅读体验是有点挑战性的，它要求的读者有一定的预备知识基础，但一旦跨过那道坎，收获是巨大的。我尤其想提一下关于并行计算和多核处理器的章节，那部分的内容非常前沿且具有指导性。作者没有被最新的技术名词所迷惑，而是回归到了并行性的本质问题上，详细阐述了数据依赖性、同步机制以及内存一致性模型。书中的图表制作得极其精美且信息量巨大，很多复杂的并发场景，仅仅通过一个精心设计的流程图就能瞬间明了。这套书更像是为那些希望成为“架构师”而非仅仅是“实现者”的工程师准备的，它教会的不是如何写出能跑的代码，而是如何写出高效、健壮且能适应未来硬件发展的代码。它提供的是一种思维框架，让你在面对新出现的技术难题时，能够迅速定位到问题的核心所在。

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这本书的配图和附录部分简直是宝藏，我常常是先看图理解概念，再回头阅读文字进行验证。与市面上很多追求速度、内容泛泛而谈的计算机书籍不同，这部作品在细节上展现出了惊人的严谨性。比如，在讲解I/O操作的原理时，它不仅描述了轮询和中断驱动，还细致对比了DMA（直接内存访问）在不同总线架构下的实现细节，甚至连时序图都清晰可见。这种对底层细节的执着，使得这本书的参考价值极高，我甚至把它放在了工具书的位置上，遇到系统性能瓶颈时，总能从中找到灵感。对于那些追求极致性能调优的专业人士来说，这本书提供的是一个可追溯的、可验证的知识体系，而不是一堆未经证实的“最佳实践”。阅读它需要耐心，但回报是扎实的功底和对硬件工作方式的深刻洞察。

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这本书的封面设计实在是太朴实了，拿到手里沉甸甸的，感觉内容应该挺扎实的。我本来以为它会是那种枯燥的教科书风格，但翻开目录后，才发现它对基础概念的讲解非常到位，尤其是对现代处理器架构的剖析，简直是把复杂的指令集和流水线技术掰开了揉碎了讲。我印象特别深的是关于内存层级结构的部分，作者用了很多生动的比喻来解释缓存命中率和延迟，这比我之前看过的任何资料都要清晰易懂。对于初学者来说，它提供了一个非常坚实的理论基础，让你不仅仅停留在“知道”这个层面，而是真正“理解”为什么计算机要这么设计。而且，书中的代码示例非常贴合实际应用，不像有些书那样只是为了演示概念而堆砌代码，这里的每一个例子都有其存在的意义，引导读者去思考底层逻辑。光是这部分内容，就已经值回票价了，让人感觉这是一部用心打磨出来的、经得起推敲的专业著作。

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这本书的编排风格非常注重知识的系统性和完整性，它不像一本快速入门指南，更像是一部完整的“计算机体系解剖学”。我发现它在讲解诸如总线仲裁、缓存一致性协议（如MESI协议的变种）这类高阶主题时，没有选择跳过难点，而是用非常清晰的逻辑推导来构建理解路径。这种写作态度，让读者感到作者是真正站在读者的角度，愿意花费笔墨去解决那些最容易让人困惑的地方。特别是对于理解现代CPU如何处理乱序执行和分支预测的内部机制时，书中通过模拟虚拟机的角度进行阐述，极大地降低了理解门槛。总而言之，这是一本能让你从根本上重塑你对“计算”这个动作认知的书籍，它不仅仅是传授知识，更是在培养一种深层次的工程直觉。

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