新世纪高职专信息管理与信息技术业教材计算机原理

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出版时间:1900-01-01
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isbn号码:9787810496605
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具体描述

《计算机硬件基础:构筑数字世界的基石》 内容简介: 本书旨在深入浅出地剖析计算机的核心——计算机硬件的运作原理与构成。我们从最基本的概念出发,逐步构建起读者对计算机硬件的全面认知,为理解复杂的软件系统和信息技术应用打下坚实基础。 第一章:计算机系统的概览 本章首先介绍计算机系统的基本组成,包括硬件和软件两大核心部分。我们将详述硬件如何通过执行软件指令来完成各种任务。通过对计算机系统整体架构的宏观把握,为后续章节的深入学习提供清晰的脉络。我们会介绍不同类型的计算机系统,从桌面电脑到服务器,再到嵌入式设备,探讨它们在设计和功能上的差异。 第二章:中央处理器(CPU):计算机的“大脑” CPU是计算机的指挥中心,负责执行指令和进行计算。本章将详细阐述CPU的核心组件,包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)和寄存器。我们将深入解析CPU的工作流程,从取指令、译码到执行和写回,并介绍流水线技术、超标量技术等提高CPU性能的关键技术。此外,我们还将探讨CPU的指令集架构(ISA),如x86和ARM,以及它们在不同应用场景下的优势。 第三章:存储器系统:数据的“仓库” 存储器是计算机系统中用于存放数据和程序的地方。本章将重点介绍不同类型的存储器,包括易失性存储器(RAM)和非易失性存储器(ROM)。我们将详细讲解RAM的种类,如DRAM和SRAM,以及它们在速度、容量和成本上的权衡。ROM的几种主要类型,如PROM、EPROM、EEPROM和Flash Memory,也将得到深入介绍,并探讨它们在固件存储中的作用。此外,本章还将阐述存储器层次结构,包括高速缓存(Cache)的作用,以及内存管理单元(MMU)如何协助CPU访问内存。 第四章:输入/输出(I/O)设备:人机交互的桥梁 I/O设备是计算机与外部世界进行信息交换的接口。本章将介绍各类常见的I/O设备,包括输入设备(如键盘、鼠标、扫描仪)和输出设备(如显示器、打印机、扬声器)。我们将深入讲解I/O接口的工作原理,如串行接口和并行接口,以及DMA(直接内存访问)如何提高I/O效率。此外,我们还将探讨中断机制在I/O操作中的重要性,以及各种I/O控制器如何协调设备与CPU之间的通信。 第五章:总线与接口:硬件之间的“通信管道” 总线是计算机内部各部件之间进行数据和信号传输的通道。本章将详细介绍不同类型的总线,如数据总线、地址总线和控制总线,以及它们的功能和工作原理。我们将重点讲解PCI、PCIe、USB、SATA等现代计算机系统中广泛使用的总线标准,并分析它们的性能特点和发展趋势。同时,本章还将介绍各种接口技术,使不同的硬件设备能够方便地连接到计算机系统。 第六章:数据表示与逻辑门:计算机的“语言” 本章将带领读者走进计算机最底层的“语言”——二进制。我们将详细介绍不同数制(二进制、八进制、十进制、十六进制)之间的转换,以及整数、浮点数在计算机中的表示方法。在此基础上,我们将深入讲解逻辑门(AND, OR, NOT, XOR等)的基本概念和工作原理,以及如何利用逻辑门构建更复杂的组合逻辑电路和时序逻辑电路。这将有助于理解CPU如何执行算术和逻辑运算。 第七章:计算机的组织与结构 本章将从更宏观的层面,介绍计算机系统的整体组织和设计。我们将深入探讨指令集体系结构(ISA)如何定义CPU能够理解和执行的指令。此外,本章还将介绍指令流水线技术,分析其工作原理和性能优势,以及可能出现的冲突和解决方法。我们将讨论RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)的设计哲学,以及它们各自的优缺点。 第八章:性能评估与发展趋势 在掌握了计算机硬件的基础知识后,本章将引导读者关注计算机性能的评估方法。我们将介绍衡量CPU、内存、存储等硬件性能的关键指标,如主频、缓存大小、内存带宽、存储速度等,以及常用的性能测试工具。最后,本章将展望计算机硬件的未来发展趋势,包括多核处理器、GPU计算、固态硬盘(SSD)的普及、新材料和新架构的探索等,帮助读者对计算机硬件的未来有一个初步的认识。 本书通过系统性的讲解,旨在帮助读者建立起对计算机硬件的扎实理解,从而能够更好地掌握信息管理与信息技术专业的其他知识,为未来在科技领域的学习和工作奠定坚实的基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书在我阅读之前,我一直对计算机内部的运作方式充满好奇。它像是一本揭示计算机“秘密”的指南。书中从最基础的逻辑门电路开始,层层递进,直到描绘出整个计算机系统的蓝图。我非常喜欢书中对CPU指令集体系结构的讲解,它解释了不同指令的格式、寻址模式以及它们如何组合成复杂的程序。书中还对一些经典的指令集,如x86和ARM,进行了对比分析,这让我对不同指令集的设计理念有了更直观的认识。此外,书中对内存管理单元(MMU)的介绍也让我印象深刻,它解释了MMU如何将程序使用的虚拟地址映射到实际的物理内存地址,以及它在多任务操作系统中的重要作用。我还学到了关于中断和异常处理的知识,这对于理解计算机如何响应外部事件和处理错误至关重要。这本书的优点在于,它能够将抽象的计算机原理以一种易于理解的方式呈现,并且能够激发读者进一步探索的兴趣。

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我购买这本书的初衷,更多是希望能够对信息技术这个领域有一个宏观的了解,而不是真的要去深入研究每一个技术细节。这本书的定位是“高职专教材”,这让我对它的内容深度有所预期,同时也感到一丝担忧,担心它过于理论化而缺乏实际应用。然而,实际阅读后,我的疑虑被打消了不少。书中在讲解计算机原理的同时,也穿插了不少与实际应用场景相关的例子,比如它如何影响网络通信的效率,如何在数据存储和检索中扮演关键角色,以及如何在嵌入式系统中实现特定的功能。我特别注意到书中关于存储器层次结构的讲解,从寄存器到缓存,再到主存和外存,这种分层设计对于提高计算机的整体性能至关重要,而书中对这种设计的原理和考量也进行了详细的说明。另外,书中对I/O(输入/输出)系统的介绍也相当到位,让我明白了计算机如何与外部世界进行信息交互,从键盘输入到屏幕输出,再到网络传输,每一个环节的背后都有精妙的设计。这本书并没有停留在纯粹的理论层面,而是努力将抽象的计算机原理与实际的IT应用联系起来,这对于我这样的跨专业读者来说,非常有价值。它让我看到了计算机技术是如何支撑起我们现代信息社会的方方面面的。

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在信息技术飞速发展的今天,了解计算机的基本原理是至关重要的。我选择这本书,是因为它承诺了“计算机原理”,我希望能够通过它来巩固或拓展我对这一领域的认识。这本书的内容组织非常合理,它首先介绍了计算机的冯·诺依曼体系结构,这是现代计算机的基础。然后,它深入到CPU的内部结构,包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)以及寄存器等关键部件,并详细阐述了它们的功能和相互作用。我特别赞赏书中对数据通路和控制信号的图示说明,这些图解非常直观地展示了指令执行过程中数据和控制信号的流动。书中对存储器的介绍也十分全面,涵盖了随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)以及各种缓存(Cache)的原理和应用。它解释了不同类型存储器在速度、容量和成本上的权衡,以及它们是如何协同工作以优化数据访问效率的。我还发现书中对输入/输出(I/O)设备的连接和控制机制也有精彩的阐述,例如通过中断和DMA(直接内存访问)技术,计算机能够高效地与外部设备进行通信。这本书的专业性和严谨性给我留下了深刻的印象,它不仅仅是知识的堆砌,更是对计算机“心脏”的深入剖析。

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这本书的封面设计相当朴实,一眼就能看出是面向高职高专院校的教材,给人一种踏实、可靠的感觉。翻开扉页,作者的姓名和机构信息一目了然,虽然我并非信息管理或信息技术专业的学生,但出于对计算机基础原理的浓厚兴趣,我还是选择购买了这本书。在学习过程中,我发现这本书的讲解逻辑清晰,从最基本的计算机组成原理讲起,循序渐进地深入到各个核心概念,比如CPU的架构、内存的工作原理、各种总线的作用等等。每一个章节都配有详实的图解和案例分析,这对于我这样一个初学者来说,极大地降低了理解的难度。特别是关于二进制运算和逻辑门电路的部分,作者用了大量生动形象的比喻,让我这个对数理逻辑不太敏感的人也能轻松掌握。我尤其欣赏书中对CPU指令集设计的阐述,它让我明白了计算机是如何一步步执行我们输入的指令的,这种“幕后”的运作方式让我感到十分新奇。此外,书中还涉及了一些操作系统如何管理硬件资源的知识,比如进程调度和内存分配,这些内容虽然有些抽象,但作者通过流程图和伪代码的展示,让整个过程变得易于理解。总而言之,这本书为我打开了一扇通往计算机深层世界的大门,让我对“计算机”这个我们日常生活中不可或缺的工具有了更深刻的认识和敬畏。

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我一直认为,想要深入理解信息技术,就必须先理解计算机是如何工作的。这本书恰好提供了这样的机会。它从硬件层面开始,详细介绍了计算机的各个组成部分,以及它们之间的相互关系。我尤其对书中关于CPU内部的工作流程的描述非常感兴趣,它解释了指令从取指、译码、执行到写回的整个生命周期,并且详细介绍了每个阶段涉及的关键部件和信号。书中对内存的介绍也非常到位,它区分了SRAM和DRAM,并解释了它们在缓存和主内存中的应用。我还学到了关于内存访问的各种优化技术,比如预取和行缓冲,这些技术对于提高数据访问速度至关重要。书中还对I/O接口和总线进行了详细的介绍,解释了计算机如何与外部设备进行高效的数据传输。我对总线的类型,如PCIe,以及它们的设计理念有了更深的理解。这本书的优点在于,它能够将晦涩的计算机硬件知识以一种相对容易理解的方式呈现出来,让我能够看到计算机内部是如何精确地协调工作的。

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购买这本书,主要是想了解信息技术专业的核心基础知识,为后续的学习打下坚实的基础。这本书的内容涉及计算机的方方面面,从最基础的二进制表示到复杂的CPU设计,都进行了细致的讲解。我特别喜欢书中关于数字逻辑电路的部分,它从最简单的逻辑门(AND、OR、NOT)开始,逐步构建出全加器、触发器,甚至更复杂的计数器和移位寄存器。这些基础的逻辑单元构成了CPU的核心,理解了它们,就如同掌握了计算机的“积木”。书中还对指令集架构(ISA)进行了深入的分析,解释了不同指令的格式、寻址方式以及它们如何协同工作来执行复杂的计算任务。我注意到书中对RISC和CISC指令集进行了对比分析,这让我对不同设计哲学有了更清晰的认识。此外,书中关于中断和异常处理的章节也极具价值,它解释了当系统出现意外情况时,计算机如何通过中断机制来响应和恢复,这对于理解操作系统的稳定运行至关重要。这本书的系统性和全面性,为我构建了一个完整的计算机原理知识体系。

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我之所以对这本书产生兴趣,是因为我在学习过程中经常会遇到一些“为什么”的问题,比如为什么程序运行会变慢,为什么内存容量会影响性能,等等。这本书的出现,正是为了解答这些我心中的疑问。它在讲解计算机原理的同时,也巧妙地融入了性能优化的概念。例如,在介绍CPU的缓存机制时,它解释了缓存是如何通过局部性原理来减少CPU访问主存的次数,从而提高数据读取速度的。我还学到了关于指令预取和分支预测等技术,这些技术都是为了让CPU能够更平滑、更快速地执行指令流。书中对内存管理单元(MMU)的讲解也很有启发性,它解释了MMU如何将虚拟地址转换为物理地址,以及它在实现内存保护和多任务处理中的作用。此外,书中还讨论了总线仲裁和同步机制,这些对于理解多处理器系统中的资源共享和并发访问至关重要。这本书的优点在于,它能够将复杂的计算机原理与实际的性能表现联系起来,让我能够更深入地理解计算机系统是如何工作的,以及哪些因素会影响其运行效率。

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作为一个对计算机体系结构有一定了解的读者,我一直在寻找一本能够提供更深入、更全面的视角的书籍。这本书恰好满足了我的需求。它不仅仅停留在对基本组件的描述,而是深入探讨了它们的设计理念和优化策略。我尤其欣赏书中关于CPU性能提升技术,如超标量、乱序执行以及分支预测的详细讲解。这些技术是如何让单个CPU核心发挥出更高的效率,让我对此有了深刻的理解。书中对缓存一致性协议的讨论也让我受益匪浅,它解释了在多处理器系统中,如何确保各个处理器的缓存中的数据是一致的。我还对书中关于内存层次结构的优化进行了深入的学习,它解释了为什么需要多级缓存,以及如何通过调整缓存大小和替换算法来提高缓存命中率。此外,书中对I/O子系统的设计也进行了详细的阐述,它介绍了中断、DMA以及各种I/O接口的工作原理,这对于理解计算机如何与外部世界进行交互至关重要。这本书的专业性和深度,让我对计算机原理有了更宏观的认知。

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在选择教材时,我更倾向于那些能够清晰阐述原理并提供实践指导的书籍。这本书在理论讲解方面做得非常出色,它系统地梳理了计算机的基本原理,为我构建了一个坚实的理论基础。我特别欣赏书中关于数据表示和运算的章节,它详细解释了二进制、八进制、十六进制之间的转换,以及整数和浮点数的表示方法。理解这些是理解计算机如何处理数据的第一步。书中对算术逻辑单元(ALU)的详细剖析,让我明白了很多复杂的数学运算是如何在计算机内部通过简单的逻辑门电路实现的。此外,书中还对CPU的控制单元进行了深入的讲解,它解释了控制单元如何根据指令来产生控制信号,从而协调计算机各个部件的工作。我对指令的译码过程以及微程序控制的原理都有了更清晰的认识。书中对存储器的组织和访问机制也进行了细致的阐述,它解释了主存和缓存之间的协同工作,以及如何通过各种技术来提高内存访问效率。

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作为一个对计算机硬件有一定兴趣的读者,我一直想找一本能够系统性地讲解计算机工作原理的书籍。这本书在这一点上做得非常出色。它从最底层的逻辑门电路开始,逐步构建起一个完整的计算机系统。我尤其喜欢书中关于“指令周期”的详细描述,它清晰地展示了CPU如何获取指令、解码指令、执行指令并写回结果,这个过程如同一个精密的机器在运转。书中对不同类型的指令,如算术指令、逻辑指令、控制转移指令等,都进行了分类和解释,并且给出了相应的汇编语言示例,这让我对计算机的底层语言有了初步的认识。此外,书中对“流水线”技术的讲解也让我印象深刻,它通过将指令执行过程分解成多个阶段,并允许多个指令在不同阶段并行执行,极大地提高了CPU的运算效率。这种优化策略的原理和优势在书中得到了清晰的阐述。我还对书中关于中断机制的介绍很感兴趣,它解释了当外部事件发生时,计算机如何暂停当前任务,转而去处理更紧急的事件,然后再回到原先的任务。这种机制对于保证系统的响应性和稳定性至关重要。这本书的内容深度恰到好处,既不会过于晦涩难懂,又能提供足够的信息来满足我对计算机原理的好奇心。

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