微型计算机控制技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:345

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出版时间:2008-10

价格:33.00元

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isbn号码:9787121073946

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• 运动控制
• 微型计算机
• 单片机
• 控制技术
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计算机系统与嵌入式设计原理 书籍简介 本书深入探讨了现代计算机系统的底层架构、核心工作原理以及在嵌入式领域中的实际应用。内容涵盖了从基础的二进制运算到复杂的多核处理器设计，旨在为读者构建一个全面而坚实的计算机科学基础，并为理解和开发高性能、低功耗的嵌入式设备打下坚实基础。 第一部分：计算机体系结构基础 本部分详细阐述了数字逻辑与计算机组织的基础知识，是理解后续所有高级主题的前提。 第一章：数字逻辑与基础电路 布尔代数与逻辑门： 深入分析了基本逻辑运算（与、或、非、异或）及其在数字电路中的应用。重点讨论了德摩根定律在电路简化中的作用。 组合逻辑电路设计： 介绍了解码器、编码器、多路复用器和加法器的设计与实现。通过实际案例演示如何利用这些基础元件构建复杂的数据路径。 时序逻辑电路： 探讨了触发器（如 D 触发器、JK 触发器）的工作原理，以及它们如何实现电路的“记忆”功能。进一步分析了寄存器组和简单状态机的设计。 存储器的基本结构： 讲解了静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的单元结构和读写时序，为理解Cache和主存系统打下基础。 第二章：指令集架构（ISA）与处理器基础 本章聚焦于软件与硬件之间的桥梁——指令集架构，并从微处理器的视角剖析其核心部件。 指令集的分类与特性： 对精简指令集计算机（RISC）和复杂指令集计算机（CISC）的哲学差异进行了详细对比。分析了指令格式、寻址模式及其对编译器优化的影响。 数据通路设计： 详细描述了单周期和多周期数据通路的设计过程，解释了指令获取、译码、执行、访存和写回这五个阶段如何在硬件上实现。 控制单元的设计： 区分了硬布线控制和微程序控制两种实现方式，并对比了它们在灵活性和速度上的优劣。 汇编语言基础： 以主流的RISC架构（如MIPS或RISC-V）为例，讲解了寄存器、内存访问、栈操作和函数调用机制的汇编级实现。 第三部分：性能优化与高级处理器设计 本部分进入现代高性能处理器设计的核心技术，探讨如何突破冯·诺依曼瓶颈，提高指令吞吐量。 第三章：流水线技术与指令级并行（ILP） 流水线原理与性能分析： 阐述了指令流水线如何通过时间分片提高吞吐率，并定量分析了延迟、吞吐量和加速比的概念。 数据冒险与控制冒险： 深入分析了流水线中存在的冲突类型，包括结构冒险、数据冒险（真、反、输出依赖）和控制冒险（分支预测失败）。 冒险解决方案： 详细介绍了解决方案，包括数据前递（Bypassing）、停顿（Stalling）以及分支预测技术（如静态预测、动态两级预测器的原理）。 超标量与乱序执行（OoOE）： 介绍了如何通过发射多条指令和动态调度（如使用保留站和重排序缓冲）来发现并执行指令级的并行性，显著提升了CPU的实际性能。 第四章：存储器系统层级结构 存储器系统是决定系统性能的关键因素之一。本章系统地分析了不同速度存储介质的组织方式。 Cache存储器设计： 详细讲解了Cache的基本工作原理，包括映射方式（直接映射、组相联、全相联）、替换策略（LRU、随机）和写策略（写直通、写回）。重点分析了命中率和平均访问时间（AAT）的计算。 虚拟内存与地址翻译： 阐述了虚拟地址到物理地址的转换过程，包括页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的作用及其对性能的影响。 多级Cache一致性： 介绍了多处理器系统中Cache一致性的重要性，并对比了Snooping协议（如MESI协议）和目录式协议的工作流程。 第四部分：并行计算与多核架构 随着摩尔定律的演进，并行性已成为提升性能的主流途径。 第五章：多处理器系统与互连网络 并行处理模型分类： 区分了基于指令集并行的SIMD、基于数据流的Systolic Array以及多核CPU等不同的并行架构。 多核处理器设计： 分析了片上多核（CMP）的设计挑战，包括共享缓存和片上通信网络的构建。 互连网络拓扑结构： 探讨了用于大规模并行系统中处理器之间通信的常见拓扑结构，如网格（Mesh）、环形和Hypercube，并分析了其延迟和带宽特性。 第六章：存储器一致性模型与并发编程接口 一致性模型详解： 区别了顺序一致性（Sequential Consistency）和各种弱一致性模型（如Relaxed Memory Consistency），以及它们对程序员的编程影响。 内存屏障与同步机制： 讲解了在并发编程中为保证数据正确性而必须使用的硬件和软件同步原语，如内存屏障（Fences）的用法和作用。 第七章：总线、I/O与系统互操作性 本章关注处理器如何高效地与外部设备和外部世界进行数据交换。 系统总线结构： 分析了同步总线和异步总线的区别，以及仲裁机制（如链式查询、计数仲裁）的工作原理。 直接存储器存取（DMA）： 详细描述了DMA控制器的工作流程，以及它如何释放CPU进行其他任务，提升I/O效率。 中断机制： 阐述了中断的产生、识别、处理流程以及中断向量表的建立，这是实现高效异步事件处理的关键。 总结与展望 全书以严谨的工程思维，将计算机硬件的底层细节与系统级的性能优化策略紧密结合。它不仅为读者提供了理解当代CPU如何高效运行的蓝图，也为进一步探索高级主题如特定领域架构（如GPU、FPGA加速器）和新型计算范式（如量子计算基础）奠定了无可替代的理论基石。阅读本书，读者将能够从“位”的层面深入理解软件执行的物理载体，从而设计出更高效、更可靠的系统级解决方案。

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坦白说，拿到这本书的时候，我以为会是一本相对枯燥的技术手册，充斥着各种硬件型号、指令集和简单的应用实例。毕竟，“微型计算机控制技术”这个名字本身就带有一种硬核、实操的既视感。但当我真正开始阅读，才发现我的判断大错特错。它所呈现的内容，更像是一场关于“如何让机器听从指令并做出智能反应”的深度对话，只不过对话的双方是作者的智慧和我的好奇心。 书中关于传感器信号处理的部分，让我耳目一新。作者没有简单地列出各种滤波器的公式，而是花了大篇幅去讲解不同传感器噪声的来源，以及为什么需要进行信号处理。他用非常贴切的例子，比如在嘈杂环境中听取微弱声音，来类比信号提取的难度，然后循序渐进地介绍了各种数字滤波技术，包括它们的优缺点和适用场景。这种讲解方式，让我不再觉得信号处理是枯燥的数学运算，而是充满了解决实际问题的智慧。 令我印象深刻的还有关于嵌入式系统功耗优化的章节。在当今对能源效率要求越来越高的时代，如何让微型计算机在完成任务的同时，尽可能地降低功耗，是一个至关重要的问题。这本书在这方面提供了非常系统性的解决方案，从硬件选择、低功耗模式的使用，到软件层面的算法优化和任务调度策略，都有详尽的阐述。尤其是一些巧妙的唤醒和休眠策略，让我看到了在微小设备中实现高效能的无限可能。 当然，作为一本技术书籍，它也并非完美无缺。我个人觉得，在某些章节，如果能增加一些关于开发工具链的介绍，比如主流的IDE、调试器以及仿真器的使用技巧，可能会对读者在实际项目开发过程中有所帮助。虽然这本书的核心在于技术原理，但了解高效的开发工具同样是掌握这项技术的重要一环，这或许能让读者更快地将理论转化为实践。 总而言之，这本书是一次令人惊喜的阅读体验。它以一种既有深度又不失趣味的方式，带领我走进了微型计算机控制技术的世界。作者的专业素养和对技术的热情，让我对这个领域产生了更浓厚的兴趣。我强烈推荐所有希望深入了解如何让微型计算机实现智能控制的读者，认真阅读这本书，相信你也会有和我一样的收获。

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这本书的封面设计相当朴实，没有过多华丽的装饰，这让我一开始并没有对它抱有过高的期望。然而，当我翻开第一页，一种严谨的学术氛围便扑面而来。书中的内容，虽然是以“微型计算机控制技术”为题，但其探讨的深度和广度却远超我的想象。它不仅仅是简单地罗列了各种控制算法和微处理器的参数，而是深入剖析了这些技术背后的原理，包括复杂的信号处理、反馈机制的设计，以及如何在高动态环境下保持系统的稳定性。 我尤其欣赏作者在处理抽象概念时所采用的类比和图示。书中很多关于PID控制的讲解，通过生动的比喻，将原本晦涩难懂的数学模型变得易于理解。例如，作者将PID控制器比作一个经验丰富的老师，能够根据学生的学习进度（误差）和过去的表现（积分）以及当前的状态（微分）来调整教学策略，从而帮助学生更好地掌握知识。这种方式让我能够更直观地感受到控制理论在实际应用中的力量，也激发了我进一步探索更高级控制策略的兴趣。 在阅读过程中，我发现这本书对实时操作系统（RTOS）的介绍部分尤为精彩。它并没有止步于对RTOS基本概念的讲解，而是深入分析了不同RTOS在实时性、资源占用以及任务调度算法上的差异，并结合了实际的嵌入式系统设计案例，详细阐述了如何根据具体应用需求选择合适的RTOS，以及如何进行有效的任务优先级管理和进程间通信。这对于我目前正在进行的嵌入式项目，提供了非常有价值的指导和参考。 尽管我对本书内容有着很高的评价，但如果非要提出一些建议，我可能会觉得在某些章节的案例分析部分，可以引入更多不同领域，例如工业自动化、医疗设备或者消费电子产品的实际应用场景。虽然现有的案例已经相当出色，但如果能涵盖更广泛的应用范围，将有助于读者更全面地理解微型计算机控制技术在不同行业中的通用性和独特性，也能为不同背景的读者提供更具启发性的学习思路。 总的来说，这本书是一部引人入胜的作品，它不仅传授了知识，更激发了我的思考。作者的专业知识和严谨的治学态度跃然纸上，让我深深地体会到微型计算机控制技术所蕴含的巨大潜力和无限可能。对于任何对嵌入式系统、自动化控制或者计算机科学感兴趣的读者来说，这本书都绝对是一本不容错过的宝藏。它不仅仅是一本技术书籍，更是一次深入技术世界的心灵之旅。

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拿到这本书时，我对“微型计算机控制技术”的理解还停留在比较基础的层面，以为它会是一本纯粹的硬件手册，或者是一些简单的算法介绍。然而，当我开始阅读，才发现自己对这本书的认知是多么的浅薄。它所展现的内容，更像是一幅宏大的画卷，描绘了微型计算机如何成为现代控制系统的“大脑”，如何让物理世界变得更加智能和高效。 书中关于状态空间方法的讲解，让我眼前一亮。作者并没有像许多教材那样，直接给出复杂的数学公式，而是从“系统状态”这一核心概念出发，逐步引导读者理解如何用数学模型来描述一个动态系统。他通过一个简单的弹簧阻尼系统作为例子，清晰地展示了如何建立状态方程和输出方程，以及如何利用这些方程来分析系统的特性，比如稳定性和可控性。这种循序渐进的教学方式，让我能够轻松地理解这个重要的控制理论。 让我倍感受益的是，书中关于故障诊断与容错控制的部分。在复杂的工业控制系统中，设备的可靠性至关重要。作者深入探讨了如何识别和诊断系统中可能出现的各种故障，并在此基础上提出了相应的容错控制策略，以确保系统在发生故障时仍能保持一定的性能，甚至能够安全地停止运行。他介绍的几种故障检测方法，如基于模型的方法和基于数据驱动的方法，都非常实用，让我对如何提高系统的鲁棒性有了全新的认识。 当然，作为一本深度技术书籍，我认为在一些关于高级微控制器架构的讲解上，如果能增加一些对比性的分析，比如不同系列芯片在性能、功耗和成本上的权衡，会让读者在选择合适的硬件平台时有更明确的依据。目前的介绍已经很详细，但增加一些横向对比，可能会更有指导意义。 总而言之，这本书是一次令人振奋的学习之旅。它以其深厚的专业知识和严谨的学术态度，为我打开了微型计算机控制技术领域的一扇新世界的大门。作者的才华和对技术的热情，让我在阅读中受益匪浅，并且激发了我对这个领域的无限遐想。我毫无保留地向所有渴望深入理解和掌握微型计算机控制技术的读者推荐这本书。

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我拿到这本书时，原本预期的只是一本相对基础的入门读物，可能介绍一些微处理器的架构和简单的控制程序编写。但读过之后，我发现它远不止于此，更像是一本为有一定基础的读者设计的深度指南，它在“微型计算机控制技术”这个宽泛的范畴下，提供了一个极其细致入微的视角。 其中关于模糊逻辑控制的章节，是我从未在其他同类书籍中看到的精彩呈现。作者并没有直接抛出复杂的模糊规则，而是从人类的直观判断出发，循序渐进地讲解了模糊集合、隶属度函数以及模糊推理的过程。他用一个非常形象的例子，比如如何根据“温度高不高”和“湿度大不大”来决定“开不开空调”，来阐释模糊逻辑的核心思想，让我瞬间理解了这个看似抽象的控制方法。这种从“模糊”到“精确”的逻辑推演，非常有说服力。 让我备受启发的是，书中对实时性问题的探讨。在许多控制系统中，响应速度和时序的精确性至关重要。作者深入剖析了影响系统实时性的各种因素，包括硬件延迟、软件中断以及任务调度的不确定性。他不仅列举了常见的实时性问题，还给出了非常实用的解决策略，比如硬实时与软实时的区分，以及如何通过优先级抢占和时间片轮转等机制来保证任务的及时完成。这对于我理解和优化嵌入式系统的响应速度有着直接的指导意义。 有一点我个人认为可以改进之处在于，书中对于一些高级的嵌入式网络通信协议，例如CAN bus或者Ethernet/IP的介绍，如果能再增加一些实际的通信时序图和数据帧解析的例子，会更有助于读者理解这些协议在实际控制系统中的应用和数据交互方式。目前的内容虽然已经很全面，但加入更具体的通信细节，能让读者更快上手。 总的来说，这本书是一次非常充实的学习过程。它以一种严谨而富有洞察力的方式，阐释了微型计算机控制技术的精髓。作者的深厚功底和对技术的热情，不仅体现在内容的专业性上，也体现在其清晰的逻辑和引人入胜的叙述方式上。我非常乐意向任何希望在微型计算机控制领域进行深入研究的读者推荐这本书。

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初识这本书，仅仅是出于对“微型计算机控制技术”这一主题的兴趣，以为它会是一本专注于硬核技术参数和指令讲解的工具书。然而，翻开书页，我才意识到，这远不止于一本简单的技术手册，而是一次对“智能”本质的深入探寻，一次关于如何赋予机器生命力的哲学思考。 书中关于自适应控制的论述，给我留下了极其深刻的印象。作者并没有简单地罗列几种自适应算法，而是从“变化的环境”这一根本出发，探讨了为什么需要自适应控制。他用一个非常生动的比喻，描述了一个飞行员在面对突发气流时，如何根据实际情况调整飞机的姿态，这与自适应控制在面对系统参数变化时进行自我调整的原理异曲同工。这种将抽象概念与具体情境相结合的讲解方式，让我瞬间抓住了自适应控制的核心价值。 令我尤为赞赏的是，书中对于数字信号处理（DSP）在控制系统中的应用部分。它清晰地阐述了DSP芯片在处理复杂数学运算和实时数据分析方面的优势，以及如何通过DSP实现高效的滤波、变换和算法运算。作者甚至还结合了一些具体的DSP指令和汇编代码片段，让我们得以一窥底层优化的奥秘。这种深度讲解，让我对DSP在现代控制技术中的地位有了更清晰的认识。 尽管如此，我个人觉得，如果在书中关于机器学习在控制系统中的应用部分，能增加一些实际的训练数据和模型部署的案例，可能会让读者对这一前沿领域有更直观的认识。毕竟，理论的学习最终还是要落地到实践，一些具体的应用场景和操作流程，会极大地增强本书的实用性。 总而言之，这本书是一次令人惊喜的阅读体验。它不仅在技术层面给予了我深刻的启迪，更在思维方式上给予了我宝贵的财富。作者的专业知识和对技术的热情，让我对微型计算机控制技术这个领域产生了更为浓厚的兴趣，并且激发了我不断探索和创新的动力。我强烈推荐所有对智能控制和嵌入式系统感兴趣的读者，阅读这本书。

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