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出版者:

作者:程龙，葛蒲阳，张志强

出品人:

页数:286

译者:

出版时间:2008-2

价格:29.80

装帧:

isbn号码:9787113078942

丛书系列:

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• 计算机基础
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好的，这是一本名为《数字逻辑与电路设计基础》的图书简介。 --- 《数字逻辑与电路设计基础》 （一本面向初学者的深入指南） 在信息时代的浪潮中，理解支撑起我们日常数字生活的底层逻辑与物理实现，已成为每一位技术探索者的必备素养。本书《数字逻辑与电路设计基础》，旨在为对计算机科学、电子工程或相关领域感兴趣的读者，提供一个从最基本的布尔代数原理到复杂系统构建的全面而扎实的入门视角。我们摒弃了晦涩难懂的纯理论叙述，转而采用一种结合了严谨的工程实践与直观概念解释的教学方法。 本书的结构经过精心设计，循序渐进，确保读者能够稳健地搭建起知识体系的基石。我们不追求对所有尖端技术的面面俱到，而是专注于那些构成现代数字系统骨架的核心概念和方法论。 第一部分：二进制世界的奠基石——布尔代数与逻辑门 数字系统的核心在于“是”与“否”的二元世界，即二进制。本部分将读者引入这个基础领域，并详细阐述其运行规则。 1. 数制转换与编码： 我们将从最基础的数制系统——十进制、二进制、八进制和十六进制——的相互转换开始。随后，深入探讨各种数字编码方式，例如无符号数、带符号数（补码、原码、反码）的表示方法，以及它们在计算机内部进行算术运算时所遵循的规则。理解这些编码的意义，是理解计算机如何处理负数和溢出的关键。 2. 布尔代数与基本运算： 随后，我们转向抽象的代数工具——布尔代数。详细介绍逻辑非（NOT）、逻辑与（AND）、逻辑或（OR）这三大基本运算的性质、公理和定理（如德摩根定理、分配律等）。通过大量的真值表和逻辑表达式的推导，帮助读者熟练掌握逻辑的表达与简化。 3. 逻辑门的实现与特性： 理论必须落实到物理实体。本部分会讲解如何用实际的电子元件（如晶体管的简化模型）来实现上述的逻辑门。我们将介绍标准逻辑门库（如TTL和CMOS家族的特点简述），以及它们在功耗、速度和噪声容忍度上的差异。同时，还会介绍通用逻辑门——NAND和NOR的强大能力，证明仅使用其中一种门即可构建出所有其他逻辑功能。 第二部分：逻辑电路的设计与化简 掌握了基本工具后，本部分将引导读者进入电路的实际构建阶段，核心在于如何高效地将需求转化为最优化的硬件结构。 4. 组合逻辑电路分析： 组合逻辑电路的特点是输出仅取决于当前输入，不依赖历史状态。我们将系统地介绍如何从逻辑表达式（如最小项之和或积之和形式）出发，推导出电路图。重点内容包括卡诺图（Karnaugh Map）在两变量到五变量逻辑化简中的应用，这是实现硬件最小化的核心技能。随后，将介绍更高级的化简技术，如奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）方法，用于处理多变量复杂系统的优化。 5. 常用组合逻辑模块： 我们将详细剖析在数字系统中扮演关键角色的标准组合电路块，例如： 编码器与译码器： 如何将特定输入映射到唯一的输出组合，以及优先编码器的应用。 数据选择器（Multiplexer, MUX）： 介绍其“数据路由”功能，以及如何利用选择器实现任意逻辑功能。 数据分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 实现数据的单点发送。 加法器与算术逻辑单元（ALU）基础： 从半加器、全加器开始，逐步构建串行加法器和并行加法器（如行波前向加法器），为理解CPU中的算术运算打下基础。 第三部分：时序逻辑——记忆与状态的引入 数字系统之所以强大，是因为它们能够“记忆”信息并基于历史状态做出决策。本部分聚焦于引入时间维度。 6. 触发器与基本存储单元： 介绍时序逻辑的核心元件——触发器（Flip-Flop）。我们将深入剖析基本锁存器（Latch）的概念，并重点讲解各种同步触发器，如SR、D、JK和T型触发器的工作原理、特性表和时序图。如何避免冒险（Hazards）和建立时间/保持时间（Setup/Hold Time）要求，是本章的工程重点。 7. 寄存器与移位寄存器： 讲解如何利用D触发器构成并行输入/并行输出（PIPO）、串行输入/并行输出（SIPO）等不同类型的寄存器，以及它们在数据暂存和并行数据处理中的作用。移位寄存器的应用，如串并转换，将得到细致的阐述。 8. 计数器设计与应用： 介绍异步计数器（Ripple Counter）和同步计数器（Synchronous Counter）的结构差异与优缺点。我们将学习如何设计特定模数的计数器（如模10计数器），并探讨计数器在频率分频和状态机控制中的基础应用。 第四部分：同步系统与有限状态机（FSM） 本部分将前面学到的组合逻辑和时序逻辑元件有机地结合起来，构建出能执行复杂控制任务的系统。 9. 有限状态机理论： 介绍状态图、状态转移表的设计流程，以及FSM的两种主要模型：米利（Mealy）模型和穆尔（Moore）模型。我们将详细分析这两种模型在输出产生时间上的区别和工程权衡。 10. 状态编码与简化： 状态机的性能和复杂度高度依赖于状态的编码方式。我们将讨论如何选择最优的编码方案（如独热编码或二进制编码）来最小化所需的逻辑门数量，并介绍如何利用状态图简化来减少冗余。 11. 实际应用案例： 通过几个经典的FSM设计案例，如交通灯控制器、序列检测器等，读者将亲身体验从需求分析、状态定义到最终电路实现的全过程，巩固对同步数字系统设计的理解。 第五部分：中等规模集成电路（MSI）与可编程逻辑基础（选读） 在本书的最后，我们将触及现代数字设计流程的桥梁。 12. 标准器件的应用： 简要介绍主流的中等规模集成电路（MSI）器件，如高级加法器（如74LS283）、锁存器阵列等，强调它们在快速搭建复杂系统中的价值。 13. 可编程逻辑器件概述： 展望未来，本章将简要介绍如可编程阵列逻辑（PAL）和现场可编程门阵列（FPGA）的基本结构和工作原理，为读者过渡到硬件描述语言（HDL）的学习打下概念基础，但本书的重点仍停留在离散逻辑门电路的层面。 目标读者与本书特色 本书的目标读者是计算机科学、电子工程、自动化、通信工程等专业本科生，以及对数字电路设计有强烈自学意愿的工程师和爱好者。 本书特色在于： 1. 清晰的数学与物理衔接： 确保读者理解布尔代数背后的物理意义，而非仅停留在纯粹的数学推导。 2. 丰富的例题与习题： 每一章后附有大量精心设计的练习题，覆盖理论证明、电路分析和设计实现三大类，强化动手能力。 3. 工程思维的培养： 始终强调设计中的实际考量，如延迟、功耗、竞争冒险（Race Condition）的识别与规避。 通过系统学习《数字逻辑与电路设计基础》，读者将不仅能够阅读和理解任何数字电路图，更能够自信地设计出满足特定功能要求的可靠数字系统模块。

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说实话，我对那种堆砌了大量专业术语，但缺乏上下文解释的技术书籍非常反感。我更倾向于那种带有强烈“教学相长”意味的读物。我对《计算机用应基础》的期待是，它能像一位经验丰富、极富耐心的导师，引导我逐步跨越初学者的那道坎。我希望这本书在讲解完一个概念后，会立刻提供几个精心设计的练习或小项目，让我能够动手实践，亲身体会理论与实践的结合点。例如，讲解完变量和基本数据类型后，最好能立刻有一个小小的编程任务，让我亲自操作，看看数据在不同场景下是如何被存储和操作的。这种即时反馈的学习过程，对我巩固知识至关重要。如果书中的案例都是贴近现实世界的应用场景，比如简单的文件读写、网络请求的初步概念，那就更能激发我的学习兴趣，让我觉得我学的这些“基础”不是空洞的理论，而是有实际用武之地的工具。

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我最近在尝试接触一些编程语言，发现很多时候我能写出代码，但却不明白为什么某些代码片段的执行效率会比另一个高出许多。这让我意识到，缺乏对计算机底层工作机制的理解，我的编程能力是存在天花板的。因此，我对《计算机用应基础》中关于性能和效率的部分抱有极高的期望。我希望它能系统地剖析一下，CPU的工作周期是如何影响程序运行速度的，缓存（Cache）在其中扮演了什么关键角色。这本书不应该只是告诉我“要优化代码”，更重要的是要告诉我“为什么需要优化”以及“如何从硬件层面去思考优化方案”。如果能用图表清晰地展示出不同内存层级之间的数据传输速度差异，并解释这种差异如何体现在我们日常编写的循环或递归中，那这本书的价值就无可估量了。我期待它能成为我提升代码质量和性能意识的“内功心法”。

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从排版和阅读体验上来说，一本好的技术书同样重要。《计算机用应基础》的封面看起来很严肃，但我希望内文是友好且具有启发性的。我非常看重章节之间的逻辑过渡是否流畅自然。很多技术书的弊病在于，知识点像是孤立的积木，读者需要自己去拼凑出完整的知识体系。我希望这本书的叙事线索非常清晰，比如它能否围绕一个核心的“信息处理流程”来组织所有章节，让读者始终清楚地知道，我们正在讨论的这个概念在整个计算机工作流中处于什么位置。此外，高质量的插图和流程图是不可或缺的，尤其是对于解释复杂的概念，一张优秀的示意图胜过千言万语的文字描述。我希望它的行距、字体选择都经过深思熟虑，确保长时间阅读也不会感到视觉疲劳，真正成为一本愿意让人沉浸其中、反复研读的工具书。

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购买任何一本基础教材时，我都会仔细掂量它的“新旧程度”，这里的“新旧”并非指印刷日期，而是指其内容对现代计算环境的贴合度。鉴于计算机科学日新月异，一本关于“基础”的书籍如果内容停留在上个世纪的架构上，那将是巨大的缺陷。我对《计算机用应基础》的期望是，它必须涵盖对现代计算架构（如多核处理器、并行处理的基本概念）的介绍。当然，基础知识是恒久不变的，但如何将这些经典原理应用于当前的软硬件结合体，却是现代基础读物必须做到的。我希望它能讨论一些现代操作系统在内存管理和进程调度中如何应用经典理论，而不是仅仅停留在理论的描述上。一本真正优秀的“基础”书，应该既能解释蒸汽机时代的原理，又能展望一下电动车的设计思路，让人在掌握核心不变的规律时，也能对前沿趋势有所预感。

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这本《计算机用应基础》的书名听起来就让人感到踏实，像是一块坚实的地基，准备为我未来在计算机领域的探索打下最牢固的基础。我一直渴望能系统地学习计算机的底层逻辑和核心概念，而不是仅仅停留在表面的软件操作上。我希望这本书能够深入浅出地讲解数据是如何在机器内部流动的，内存是如何管理的，以及程序是如何被一步步执行的。我尤其期待它能在“基础”这个层面给予我足够的信心，让我明白那些看似深奥的术语背后，其实有着清晰的逻辑和可以被理解的原理。如果它能用生动的比喻或者实际的例子来阐述像二进制、逻辑门、操作系统基本原理这类内容，那就再好不过了。我希望阅读完后，我能对“计算机”这个概念有一个全新的、更深刻的认识，不再把它视为一个黑箱，而是能够看清其内部运行的精妙结构。它应该是一本能让人在面对更高级课程时，能够游刃有余，不至于感到无所适从的必备指南。

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