计算机组成原理辅导与提高 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:顾一禾等

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2004-1

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302079538

丛书系列:

图书标签:

• 计算机组成原理
• 计算机体系结构
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 考研
• 复习
• 教材
• 辅导
• 提高
• 计算机科学

《现代电子系统设计与实践》 内容概要： 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的专业人士和高年级学生提供一套全面且深入的现代电子系统设计与实现方法论。全书围绕“从概念到实现”的完整工程流程展开，重点关注高性能、高可靠性以及面向特定应用场景的系统级解决方案。 第一部分：基础理论与设计原理的深化 本部分首先对数字电路设计的基础进行了巩固与提升，但不再着眼于最基础的逻辑门或布尔代数，而是直接切入到实际系统设计中至关重要的概念。 第一章：高级电路理论与器件模型 本章深入探讨了半导体器件在实际工作条件下的非线性行为和寄生效应。内容包括：MOSFET的短沟道效应、亚阈值传导、热效应及其对电路性能的影响。重点分析了先进工艺节点（如FinFET）下的设计挑战。此外，将介绍高频电路中的传输线理论、阻抗匹配网络的设计，以及信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的基础分析工具（如Spice仿真配合LCR网络建模）。 第二章：同步时序逻辑的高级分析 本章超越了基本的触发器时序约束，专注于复杂同步系统的时钟分配网络（Clock Distribution Network, CDN）的设计与优化。详细阐述了时钟树综合（CTS）的技术，包括时钟抖动（Jitter）的来源分类（周期性抖动、随机抖动）、抖动对系统裕度的影响，以及如何使用PLL/DLL（锁相环/延迟锁定环）来生成和清理时钟信号。对建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的裕度分析将采用统计方法，引入SRAM和寄存器堆栈的跨时钟域（CDC）交互模型。 第二章（续）：噪声与可靠性工程 系统级噪声分析是本章的另一核心内容。讨论了串扰（Crosstalk）、电磁干扰（EMI）的传播机制。系统级可靠性设计将引入失效率模型（如FIT率计算），探讨热点分析（Thermal Hotspot Analysis）在PCB布局和封装选择中的关键作用，并介绍设计中可用的纠错码（ECC）机制及其在存储和总线通信中的应用。 第二部分：系统架构与硬件加速 本部分侧重于如何构建高效能的异构计算系统，这是当前电子系统设计的主流方向。 第三章：现代处理器架构与内存层次结构 本章不再重复冯·诺依曼结构，而是深入研究现代微处理器中的复杂特性。内容包括：指令级并行（ILP）技术（如乱序执行、分支预测器的结构与性能评估），寄存器重命名机制，以及多发射（Superscalar）流水线的冲突检测与解决。内存系统部分将详细剖析多级Cache的一致性协议（如MESI、MOESI协议），以及非一致性内存访问（NUMA）环境下的性能优化策略。 第四章：硬件加速器接口与中间件 本章聚焦于如何将专用硬件加速器（如GPU、FPGA或ASIC模块）高效地集成到主机系统中。深入研究PCI Express (PCIe) 的事务层、数据链路层协议，以及如何实现低延迟的直接内存访问（DMA）。此外，将详细介绍为异构计算设计的编程模型，如OpenCL/SYCL在数据流图调度上的应用，以及如何设计高效的硬件描述语言（HDL）模块与软件接口（如AXI总线协议）。 第五章：专用系统设计实例——嵌入式视觉处理平台 通过一个具体的嵌入式视觉处理系统设计案例，整合前述知识。案例涵盖传感器数据采集（如高速图像传感器接口）、预处理流水线（DDR访问与DMA传输）、定制的图像处理算法（如滤波、特征提取）在FPGA上的实现细节，以及系统级的功耗预算与热管理方案。重点讨论了如何根据实时性要求划分计算任务到CPU、DSP或FPGA的合理边界。 第三部分：验证、仿真与系统级调试 现代复杂系统的验证环节占据了开发周期的绝大部分时间。本部分提供了高级的验证方法和工具应用指导。 第六章：硬件描述语言（HDL）的高级验证技术 本章不再是Verilog/VHDL的基础语法教程，而是专注于验证环境的构建。深入讲解基于SystemVerilog的验证方法学（UVM，通用验证方法学）的结构，包括序列发生器、驱动器、监听器和记分板的设计。内容将包含约束随机测试（Constrained Random Verification）的原理，以及如何使用断言（Assertions）进行形式化验证的初步应用。 第七章：系统级模型仿真与软硬件协同验证 介绍使用C/C++模型或高层次综合（HLS）工具来快速验证算法逻辑，并将其与RTL模型进行协同仿真。重点讨论TLM（事务级建模）在早期架构评估中的作用，以及如何通过仿真工具进行覆盖率分析和性能瓶颈识别。对于复杂的片上系统（SoC），本章还将介绍使用硬件调试探针（如JTAG/Lauterbach）对实时运行系统进行跟踪和断点设置的技巧。 第八章：可编程逻辑与再构性设计 探讨FPGA和CPLD在系统中的角色，特别是如何利用其灵活性实现定制化的I/O接口和加速逻辑。内容包括：FPGA的资源（LUTs、BRAM、DSP单元）映射与利用率优化，时序收敛的挑战，以及如何设计支持现场固件更新（In-Field Reprogramming）的系统架构，以应对未来需求的变化。 目标读者： 系统架构师、ASIC/FPGA设计工程师、嵌入式系统研发人员，以及希望深入理解现代电子系统核心机理的研究人员和高级工程师。 本书特色： 本书的结构设计旨在弥合理论知识与尖端工程实践之间的鸿沟，通过深入的原理分析和实际案例的引导，帮助读者从“会用”工具层面跃升到“理解并优化”底层机制的层面，从而设计出更具竞争力、更可靠的电子产品。

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这本书的价值不仅体现在对核心概念的讲解上，更在于它对**性能评估**的重视。它没有空泛地谈论“快”或“慢”，而是引入了如**CPI（每条指令的平均周期数）**和**MIPS**等具体的性能指标，并教导读者如何运用**CPU时间公式**来分析系统瓶颈。书中关于**指令集体系结构选择对整体性能的影响**的案例分析非常精彩，它对比了不同指令集在执行相同任务时所展现出的效率差异，这使得读者能够清晰地认识到，**组成原理**并非孤立的硬件知识，而是直接决定软件最终运行效率的基石。对于希望从事嵌入式系统开发或者高性能计算领域的读者来说，这种以性能为导向的分析方法，提供了宝贵的思维框架。这本书的实用性和前瞻性结合得非常完美，是一本值得反复研读的参考书。

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当我翻开这本书的内部章节，我立刻被它严谨的逻辑结构所吸引。它对**数据通路**的设计原理阐述得极其透彻，从基本的**ALU（算术逻辑单元）**功能到复杂的**多周期数据通路**设计，每一步的过渡都如行云流水般自然。我过去在学习**流水线技术**时常常感到困惑，但这本书中对**冒险**（Hazard）的分类与解决策略的讲解，简直是教科书级别的典范。它不仅解释了**结构冒险、数据冒险和控制冒险**的成因，还详细对比了**转发（Forwarding）**和**停顿（Stall）**等解决方法的优缺点及其硬件实现细节。更值得称道的是，它在讨论**指令集架构（ISA）**时，没有局限于某一种特定的CPU类型，而是广泛地涵盖了**CISC**和**RISC**的设计哲学差异，让读者能够从宏观角度审视现代处理器设计背后的权衡取舍。这本书的深度和广度都超出了我的预期，它真正做到了“辅导”基础概念的同时，也提供了“提高”思维深度的素材。

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这本书的阅读体验非常流畅，它在技术术语的引入和解释上处理得非常得当。它深知初学者在面对如**微程序控制**或**硬布线控制**时的畏惧心理，因此它会先用一个非常直观的例子来描绘这两种控制方式的本质区别，然后再逐步引入其硬件实现的复杂性。例如，在讲解**硬布线控制**时，它巧妙地将**时序逻辑电路**与**组合逻辑电路**的结合体比喻成一个精密的机械装置，让人一下子就抓住了其“速度快但修改难”的特性。对于那些希望挑战自我、深入了解底层汇编指令如何映射到微操作的读者，书中提供的**时序图**和**微指令格式**分析，简直是量身定制的深度材料。这本书的作者显然非常理解读者的学习曲线，能够在保持专业水准的同时，确保读者不会因为晦涩的定义而掉队。

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这本书在**输入/输出（I/O）系统**这一部分的讲解，让我对整个计算机系统的构成有了全新的认识。通常，很多教材对I/O的论述都比较浅尝辄止，但《计算机组成原理辅导与提高》却花了大量篇幅来阐述**中断机制**和**直接内存访问（DMA）**。作者没有仅仅停留在概念层面，而是深入到了**中断向量表**的查找过程和**DMA控制器**的工作流程图示，这些细节对于理解操作系统如何与硬件高效通信至关重要。特别是关于**总线仲裁**的讲解，它细致区分了**链式查询、计数器定时查询和独立请求**等不同仲裁方式的效率和适用场景，这在实际工程设计中是非常实用的知识点。读完这一章，我感觉自己不再是被动地接受硬件规范，而是能够主动思考如何设计一个更快速、更可靠的I/O通道。这种引导读者进行设计思维训练的教学方式，是这本书最吸引我的地方之一。

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这本《计算机组成原理辅导与提高》的封面设计实在让人眼前一亮，那种带着深邃蓝色调的背景，配上简洁有力的字体，瞬间就让人感受到它蕴含的专业和深度。我拿到书后，第一感觉就是这套书的排版非常清晰，图文并茂的讲解方式让人感到学习的压力小了很多。它并非那种枯燥的教科书，更像是一位经验丰富的老教授在耐心地为你拆解那些复杂的概念。比如，对于**微处理器**的工作原理，它不是简单地罗列指令集，而是通过生动的类比，将**指令周期**的各个阶段拆解得如同工厂流水线一般清晰可见。我尤其欣赏它在讲解**存储器层次结构**时所下的功夫，它不仅讲了Cache的工作机制，还深入探讨了如何通过**局部性原理**来优化数据访问，这对于理解现代计算机性能瓶颈至关重要。这本书的难点处理得恰到好处，它避免了过度理论化，而是将重点放在了“如何理解”和“如何应用”上，这对于正在准备专业考试或者希望深入理解底层架构的读者来说，无疑是一份宝藏。它成功地架起了理论知识与实际应用之间的桥梁。

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