微型计算机原理//全国技工学校电子类通用教材(第2版)

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isbn号码:9787504516220
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具体描述

计算机系统与软件工程基础:架构、设计与实践 图书简介 本书旨在为读者构建一个全面而深入的计算机系统与软件工程的知识框架,聚焦于现代计算领域的核心原理、架构设计、开发方法论以及工程实践。本书内容侧重于理论深度与实际应用相结合,覆盖了从底层硬件交互到上层应用构建的全景图,尤其强调系统思维的培养和高质量软件交付的能力。 --- 第一部分:计算机系统核心架构与组织 本部分深入剖析了现代计算机系统的基本组织结构,为理解软件如何与硬件协同工作奠定坚实基础。 第一章 处理器架构与指令集原理 本章详细阐述了中央处理器(CPU)的演进历程和核心工作原理。内容涵盖冯·诺依曼与哈佛架构的比较分析,深入探讨了指令集的RISC(精简指令集)与CISC(复杂指令集)的设计哲学。重点讲解了流水线技术(Pipeline)如何提升指令并行度,包括分支预测、乱序执行等高级技术。此外,本章还将分析缓存层次结构(L1, L2, L3 Cache)的工作机制、局部性原理(时间与空间)在性能优化中的关键作用,以及内存访问的延迟与带宽问题。 第二章 存储系统与内存管理 本章专注于计算机的存储体系。从易失性存储(DRAM)到非易失性存储(SSD/HDD)的工作原理进行对比分析。核心内容是操作系统如何管理物理内存,包括分页(Paging)、分段(Segmentation)机制的实现细节,以及虚拟内存的概念及其对程序设计的影响。虚拟地址到物理地址的转换过程(TLB的作用)将被详尽阐述,帮助读者理解进程隔离和内存保护的底层技术。 第三章 输入/输出(I/O)系统与总线结构 本章探讨了数据如何在CPU、内存和外部设备之间高效传输。内容涵盖了不同类型的I/O接口标准(如PCIe、SATA),以及数据传输方式,如程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存存取(DMA)。本章还将解析系统总线(地址总线、数据总线、控制总线)的仲裁机制和并发访问策略,这是构建高性能系统的关键瓶颈所在。 第四章 操作系统核心服务与内核交互 本部分将操作系统视为一个复杂的资源管理器。重点分析进程与线程管理,包括上下文切换的开销、同步与互斥(信号量、互斥锁、管程)在并发编程中的应用。文件系统的结构(如日志式文件系统)和磁盘调度算法是本章的另一重点。此外,还将介绍系统调用(System Call)的机制,解释用户模式程序如何安全地请求内核服务。 --- 第二部分:软件工程与系统设计方法论 本部分将焦点从硬件转移至软件开发过程、质量保证和高级设计模式的应用。 第五章 软件需求工程与建模技术 本章强调软件开发的第一步——准确理解和固化需求。内容包括需求获取的各种技术(访谈、原型法),需求的分类(功能性、非功能性)。重点介绍结构化分析与面向对象分析的建模工具,如UML(统一建模语言)的核心图表(用例图、类图、活动图、序列图)的规范绘制与解读,确保设计目标与用户期望的一致性。 第六章 软件架构设计原理与模式 本章是关于构建健壮、可扩展系统的蓝图。首先探讨架构驱动因素(如性能、安全性、可维护性)。随后,系统地介绍主流的软件架构风格,包括分层架构、微服务架构(Microservices)、事件驱动架构(EDA)和面向服务架构(SOA)。针对每种风格,分析其适用场景、优缺点及关键的通信机制。 第七章 经典设计模式与SOLID原则 本章深入探讨了面向对象设计(OOD)的精华——设计模式。内容涵盖GoF(四人帮)的创建型(如工厂、单例)、结构型(如适配器、装饰器)和行为型(如观察者、策略)模式的实际应用场景与代码实现技巧。同时,详尽阐述了SOLID原则(单一职责、开闭原则等)在指导代码重构和保持面向对象设计灵活性的核心价值。 第八章 质量保证、测试策略与DevOps实践 本章关注软件的可靠性与持续交付能力。详细介绍软件测试的层次结构(单元测试、集成测试、系统测试、验收测试)及其自动化方法。深入探讨测试驱动开发(TDD)的流程与益处。最后,本章将引入现代软件开发生命周期中的DevOps理念,包括持续集成(CI)和持续部署(CD)的工具链和自动化流水线的构建,以实现快速、可靠的软件发布。 --- 第三部分:高性能计算与并行化基础 本部分着眼于如何突破单核性能瓶颈,利用多核与分布式计算提升系统处理能力。 第九章 并发编程模型与同步机制深化 本章超越了操作系统的同步原语,侧重于高级并发编程技术。详细讲解了线程池的设计与管理,以及现代语言(如Java, C++)提供的并发数据结构。重点对比Lock-Free(无锁)和Wait-Free(无等待)算法的实现挑战与性能优势,分析死锁、活锁和饥饿问题的检测与避免策略。 第十章 分布式系统基础与容错技术 本章面向构建跨机器协作的应用。介绍分布式系统的基本特性(如CAP理论的权衡取舍)。内容涵盖远程过程调用(RPC)与消息队列(MQ)的通信模式。重点剖析分布式事务管理(如两阶段提交2PC)的复杂性,以及如何通过一致性协议(如Paxos或Raft)来确保数据在集群中的高可用性和一致性。 第十一章 性能分析与优化技巧 本章教授读者如何科学地衡量和提升系统性能。介绍性能分析工具的使用方法,区分CPU密集型、I/O密集型和内存密集型瓶颈。内容包括算法的时间与空间复杂度分析,以及针对特定硬件架构(如向量化指令)的代码优化实践,旨在使程序执行效率最大化。 --- 目标读者 本书适合计算机科学、软件工程、电子信息工程等相关专业的本科高年级学生、研究生,以及希望系统性提升自身架构设计能力和工程实践水平的初、中级软件工程师和系统架构师。通过本书的学习,读者将不仅掌握计算机运行的基本规律,更能构建出符合现代工程规范的高质量、高性能软件系统。

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用户评价

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这本书的质量,从纸张到印刷,都显得十分考究。作为一名对计算机硬件充满探究精神的学生,我一直渴望深入了解微型计算机的工作原理。这本书,正是为我量身打造的。它从最基础的逻辑门电路开始,循序渐进地引导我走进微处理器的世界。我特别喜欢书中关于CPU内部数据通路和控制单元的讲解,它让我明白了CPU是如何接收指令、进行运算、并输出结果的。书中用清晰的图示,描绘了CPU内部各个功能模块之间的联系,让我能够直观地理解CPU的工作流程。我印象深刻的是,书中对中断和异常处理的讲解,它让我明白了计算机在遇到突发情况时是如何保持稳定运行的。虽然这些内容在初学时可能有些晦涩,但书中提供的详细解释和案例,帮助我克服了学习上的困难。这本书的价值,不仅仅在于它传授的知识,更在于它激发了我对计算机科学的兴趣。它让我从一个被动的接受者,转变为一个主动的探索者。

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这本书的封面,那经典的蓝白色调,配上“微型计算机原理”几个字,一下子就把我拉回了学生时代。记得那会儿,第一次接触微型计算机,感觉它就像一个神秘的黑盒子,里面有无数的电路和代码在跳动。拿到这本书的时候,我最期待的就是能揭开它神秘的面纱。翻开第一页,就看到了清晰的目录,从最基础的计算机组成原理,到CPU、内存、I/O接口,再到指令系统和汇编语言,一步步地深入。当时学习的时候,老师讲到CPU的工作原理,我总是觉得那些时序图和逻辑门实在是太抽象了。但是这本书,它用了大量的图示和实例,把那些枯燥的理论讲得生动形象。特别是讲到指令流水线的时候,书中把CPU比作一个流水线上的工人,每个工序都分配给不同的“工人”,这样就可以同时处理好几条指令,极大地提高了效率。这种类比让我茅塞顿开,一下子就理解了之前模糊的概念。而且,书中还穿插了一些历史发展的故事,比如Intel 8086的诞生,以及它如何奠定了PC机的基础。读到这些,不仅仅是学习知识,更像是与计算机历史对话,感受技术进步的脉络。对于像我这样,对计算机硬件底层运作充满好奇的人来说,这本书无疑是一扇通往更深层次理解的大门。它不像那些只讲应用的书,让你停留在“会用”的层面,而是引导你去探究“为什么会这样”。我印象特别深刻的是,书中对于存储器组织结构的讲解,从基本的DRAM、SRAM的结构,到缓存的层次化设计,再到虚拟内存的概念,都讲得非常到位。特别是对于缓存一致性问题的讨论,虽然当时接触的硬件还没那么复杂,但能从原理上理解为什么需要缓存,以及缓存带来的性能提升,对我后来理解更高级的计算机系统设计非常有帮助。它不是那种看完就忘的书,里面的知识点,很多都能在后续的学习中得到印证和深化。

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这本书的篇幅适中,内容精炼,不拖泥带水。作为一名技校学生,我对实用性强的知识非常看重。这本书,恰恰符合我的要求。它从最基础的数字电路原理讲起,一步步深入到微型计算机的各个组成部分。我特别喜欢书中关于CPU指令集和寻址方式的讲解,它让我明白了计算机是如何理解和执行我们编写的程序的。书中用大量的汇编语言示例,演示了不同指令的使用方法,让我能够更直观地感受到计算机的底层运作。我印象深刻的是,书中对I/O接口和中断系统的讲解,它让我明白了计算机是如何与外部世界进行交互的。特别是关于DMA(直接内存访问)的介绍,让我对计算机系统的高效数据传输有了更深的认识。这本书的语言风格朴实而清晰,逻辑性很强,非常适合我这种想要快速掌握核心知识的学习者。它不仅教会我“做什么”,更让我理解“为什么”。

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这本书的封面设计,朴实无华,却散发着知识的光芒。作为一名对电子技术有浓厚兴趣的学生,我一直在寻找一本能够系统性地介绍微型计算机原理的教材。这本书,恰恰是我需要的。它从最基本的数字电路原理入手,逐步深入到微处理器的工作机制。我特别喜欢书中对CPU指令解码和执行过程的详细描述,它让我明白了计算机是如何将一行行代码转化为实际操作的。书中用大量图示和表格,清晰地展示了CPU内部各个单元之间的交互,让我能够直观地理解CPU的工作流程。我印象深刻的是,书中对总线系统和I/O接口的讲解,它让我明白了计算机的各个部件是如何协同工作的,以及数据是如何在它们之间传输的。特别是关于中断和DMA(直接内存访问)的介绍,让我对计算机系统的高效运作有了更深的认识。这本书的语言风格严谨而清晰,逻辑性极强,非常适合作为入门教材。它没有华丽的辞藻,却充满了扎实的知识。对于我这样,想要深入了解计算机底层原理的学生来说,这本书无疑是一份珍贵的学习资料。

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这本书在我看来,是一本真正意义上的“入坑”指南。作为一名对计算机硬件充满好奇的学生,我一直想知道,电脑里那些看不见的“大脑”是如何工作的。这本书的名字——“微型计算机原理”,简直是为我量身定做的。它从最底层的数字逻辑门开始,一步步构建起复杂的计算机系统。我特别喜欢书中对CPU内部结构的讲解,比如算术逻辑单元(ALU)的设计,它如何进行加、减、乘、除等基本运算,以及如何与控制单元配合完成复杂的指令。书中用非常形象的比喻,将CPU比作一个指挥官,而ALU则是执行命令的士兵。这种生动的描述,让我能够快速理解抽象的概念。我印象最深刻的是关于中断机制的讲解。它解释了当外部设备需要CPU关注时,CPU是如何暂停当前任务,处理中断请求,然后再恢复原任务的。这个机制对于理解多任务操作系统至关重要,让我明白了计算机是如何实现并发处理的。书中还对各种存储器的分类和工作原理进行了详细的介绍,从易失性的DRAM到非易失性的Flash,以及它们在计算机系统中的作用。对于我来说,这本书不仅仅是学习知识,更像是一次探险,每一次翻开,都可能发现新的惊喜。它让我从一个单纯的“用户”转变为一个对计算机运行原理充满探究精神的“学习者”。

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这本书的装帧设计,简洁大方,一看就知道是严谨的学术著作。拿到手里沉甸甸的,充满了知识的厚重感。我一开始是被它的标题吸引——“微型计算机原理”。这几个字,对我来说,就像是通往数字世界的钥匙。大学时期,我选择了电子信息类专业,而微型计算机无疑是这个领域的核心。这本书,正是为我们这些初学者量身打造的。它从最基础的二极管、三极管讲起,逐步过渡到集成电路、微处理器。书中关于逻辑门电路的设计和分析,我当时花了很多时间去理解。特别是布尔代数和卡诺图的应用,它教会了我如何用最简洁的逻辑来表达复杂的运算。我记得书中有一章专门讲了运算器的设计,从加法器、减法器,到乘除法器,一步步地构建出强大的计算核心。那些时序图和状态转移图,虽然初看有些吃力,但按照书中的讲解,跟着例子一步步推导,最终还是能够理解。这本书的优点在于,它不是那种“填鸭式”的教学,而是鼓励读者主动思考。很多章节的末尾,都附带了思考题和习题,这些题目非常有针对性,能够帮助我们巩固所学的知识。我当时最喜欢做的是关于汇编语言编程的习题,虽然写起来有些繁琐,但当我成功地用汇编语言实现一个简单的加法或者数据传输时,那种成就感是无与伦比的。它让我真切地体会到了,计算机是怎么一步步地执行我们的指令的。而且,书中对于内存管理和I/O接口的讲解,也让我对计算机的整体架构有了更清晰的认识。它就像一位循循善诱的老师,耐心地为我揭示微型计算机的奥秘。

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这本书就像一位经验丰富的老者,娓娓道来,将深奥的微型计算机原理讲得通俗易懂。我一直对计算机内部的运作方式充满好奇,特别是CPU是如何处理指令的。这本书恰好满足了我的求知欲。它从最基础的二进制数和逻辑门开始,逐步深入到微处理器架构。我特别喜欢书中关于指令集架构(ISA)的讲解,它让我明白了不同指令集之间是如何工作的,以及为什么x86和ARM会有如此大的市场份额。书中对流水线技术和乱序执行的解释,让我对现代CPU的性能提升有了更深刻的理解。它将复杂的CPU设计分解成易于理解的模块,让我能够一步步地构建起对CPU的认知。我印象深刻的是,书中关于内存层次结构的讲解,从寄存器、一级缓存、二级缓存到主内存,以及它们之间的读写速度差异。这种层次化的设计,让我明白了为什么计算机在处理数据时会有速度上的瓶颈,以及如何通过缓存来缓解这个问题。虽然我是一名初学者,但这本书并没有因此而简化内容,而是以一种非常严谨的态度,为我打开了微型计算机世界的大门。它不仅仅是一本教材,更像是一本启蒙读物,让我对计算机科学产生了浓厚的兴趣。

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这本书的目录结构清晰,条理分明,让人一目了然。我一直对计算机的“大脑”——微处理器,充满了好奇。这本书,正是为我揭示这个奥秘的绝佳读物。它从最基础的二进制数和逻辑运算讲起,逐步深入到微处理器的架构和工作原理。我特别喜欢书中关于CPU时钟周期和指令周期的讲解,它让我明白了CPU是如何一步步地执行指令的。书中用详细的时序图,展示了CPU内部信号的变化,让我能够直观地理解CPU的工作流程。我印象深刻的是,书中对内存的编址和访问方式的讲解,它让我明白了为什么不同的内存地址对应着不同的存储单元。虽然这些内容在初学时可能有些枯燥,但书中提供的详尽解释和对比分析,帮助我克服了理解上的难点。这本书的精髓在于,它将复杂的微型计算机原理,以一种清晰易懂的方式呈现出来,让我能够轻松地掌握核心概念,并为后续更深入的学习打下坚实的基础。

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我一直觉得,理解微型计算机的原理,是掌握现代电子技术的基础。这本书,恰恰填补了我在这方面的知识空白。当初选择这本书,是因为它属于“全国技工学校电子类通用教材”,这意味着它更注重实践性和实用性,而非纯粹的理论。翻开书页,扑面而来的是清晰的逻辑和严谨的论述。它从最基本的数字电路基础开始,逐步深入到微处理器的工作原理。我对书中关于时序逻辑和组合逻辑的讲解印象尤为深刻。它用大量的图表和公式,清晰地阐述了各种逻辑门的工作方式,以及如何通过组合这些门来构建更复杂的电路。特别是书中对于触发器和寄存器的介绍,让我理解了数据是如何在计算机内部进行暂存和传输的。我记得当时学习CPU的指令周期时,书中将其分解为取指令、译码、执行、写回等几个阶段,并且详细描述了每个阶段CPU内部的信号流转。虽然这些内容在当时对我来说有些晦涩,但我坚持了下来,最终理解了CPU是如何一步步执行我们输入的指令的。书中还对各种微处理器家族,如Intel x86系列和ARM系列,进行了简要的介绍,这让我对不同架构的微处理器有了初步的认识。虽然书中没有深入探讨某些特定指令集的设计细节,但它为我提供了一个宏观的视角,让我知道不同微处理器在设计理念上可能存在的差异。对于我这样,想要从基础原理上理解计算机运行机制的读者来说,这本书无疑是一份宝贵的财富。它不仅教会我“是什么”,更引导我思考“为什么”。

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这本书的排版设计,简洁明了,易于阅读。我一直对计算机的“心脏”——微处理器,充满好奇。这本书,正好满足了我探索微型计算机奥秘的愿望。它从最基础的半导体器件讲起,一步步构建起复杂的计算机系统。我特别喜欢书中关于CPU指令流水线和超标量处理的讲解,它让我明白了为什么现代CPU的性能可以如此强大。书中用生动形象的比喻,将CPU的工作过程比作一个高效运转的工厂,每个环节都有专门的“工人”负责,大大提高了处理效率。我印象深刻的是,书中对内存管理单元(MMU)的讲解,它让我明白了虚拟内存是如何工作的,以及它是如何提高内存利用率的。虽然这些内容在初学时有些抽象,但书中提供的详细图解和实例,帮助我一步步地理解了这些复杂的概念。这本书不仅仅是传授知识,更是一种思维方式的引导。它教会我如何从宏观到微观,层层剥茧,深入理解计算机的工作原理。

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