微机原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:中国机械工业教育协会 编

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2005-7

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787111084037

丛书系列:

图书标签:

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• 微机原理
• 计算机基础
• 汇编语言
• 数字电路
• 单片机
• 嵌入式系统
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 应用
• 实践

数字时代的基石：现代计算机硬件系统深度解析 一、本书概述：揭示计算机“心脏”的运作奥秘 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的视角，来理解现代计算机硬件系统的底层架构、核心组件及其相互协作的机制。我们不探讨微处理器指令集的具体汇编代码，也不深入讲解特定型号处理器的微架构细节，而是聚焦于构成通用计算机系统的宏观物理和逻辑框架。本书的核心目标是使读者能够跨越操作系统和应用软件的抽象层，直接把握计算机系统如何从物理层面执行计算任务。 本书面向对象包括计算机科学专业的学生、嵌入式系统工程师、硬件爱好者以及任何希望深入理解数字设备工作原理的技术人员。全书的叙述风格严谨而不失生动，力求将复杂的电子学概念转化为直观的计算机逻辑。 二、核心内容模块：构建现代计算的物理蓝图 本书内容结构清晰，共分为六个主要部分，层层递进，构建起一个完整的硬件认知体系： 第一部分：信息与数制的哲学基础 本部分首先奠定理论基石，但其侧重点在于如何通过物理信号表示信息，而非微处理器内部的特定指令集结构。 1. 信息论基础与布尔代数回顾： 介绍信息熵、比特（Bit）的概念，并回顾布尔代数在数字逻辑设计中的核心地位。重点讨论如何将现实世界的信息（文本、图像、声音）量化和编码为可被电路处理的二进制形式。 2. 数制转换与表示法： 详细阐述二进制、八进制、十六进制之间的转换，并重点分析定点数和浮点数的国际标准（如IEEE 754）在硬件层面的实现方式及其精度限制。这部分内容着重于数据在内存和总线上传输时的标准格式，而非CPU如何执行特定的算术运算指令。 第二部分：数字逻辑电路与基本逻辑门 本部分是理解硬件的起点，但我们主要关注通用逻辑门的组合，而非特定CPU的内部结构。 1. 基本逻辑门与组合逻辑电路： 深入讲解与、或、非、异或等基本门电路的工作原理，及其在电子元件上的物理体现（如晶体管的开关特性）。介绍如何使用这些门搭建加法器、译码器、多路选择器等基础组合电路。 2. 时序逻辑电路与存储单元： 阐述触发器（Latches and Flip-Flops）的工作原理，这是构建所有同步电路的基础。重点分析D触发器、JK触发器如何捕获和保持瞬时信号，从而实现时序控制，为后续的寄存器和内存讲解做铺垫。 第三部分：核心处理单元的宏观结构 本部分将硬件的焦点从门电路提升到功能模块层面，描述通用处理器（CPU）的外部可见架构，而非其流水线或微操作细节。 1. 算术逻辑单元（ALU）的功能视角： 从功能角度分析ALU如何执行基本的加减乘除和逻辑运算。讨论ALU的设计如何影响系统的整体性能，但避免深入到特定指令集的实现路径。 2. 控制单元的职责与时钟同步： 探讨控制单元（Control Unit）在系统中的核心作用——负责指令的译码、时序生成和信号分发。详细解释主系统时钟信号的产生、分配及其在同步系统中对所有硬件操作的约束作用。 3. 通用寄存器组的概念模型： 将寄存器视为CPU内部的超高速临时存储区域。分析寄存器组如何通过地址进行访问，以及它们在程序执行过程中充当的操作数和结果暂存器的角色。 第四部分：存储器系统的分层架构 本部分是理解系统性能的关键，详细剖析了现代计算机如何组织其内存层次结构，以平衡速度、容量和成本。 1. 主存储器（RAM）的物理实现： 深入讲解动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）的单元结构、读写时序和刷新机制。这部分重点在于存储单元的物理特性。 2. 存储器层次结构与缓存机制： 详述寄存器、L1/L2/L3缓存与主存之间的速度差异和容量关系。重点解析局部性原理（时间局部性和空间局部性）如何指导缓存的组织策略，以及缓存行（Cache Line）、命中/未命中机制的运作流程。 3. 内存管理单元（MMU）的抽象作用： 从硬件支持的角度，介绍MMU如何将程序使用的逻辑地址转换为物理内存地址，并讨论分页（Paging）机制在硬件地址转换表查找中的体现，确保进程间的地址隔离。 第五部分：系统互连与数据通路 本部分聚焦于计算机各个功能模块之间如何高效地传输数据和控制信号。 1. 总线结构与仲裁机制： 剖析系统总线（数据总线、地址总线、控制总线）的物理电气特性和电气规范。重点讲解总线仲裁的工作流程，即多个设备如何竞争使用共享总线的时序控制。 2. 输入/输出（I/O）接口原理： 介绍I/O设备与主机通信的基本方式，包括程序控制I/O、中断驱动I/O以及直接内存存取（DMA）。重点分析DMA控制器如何接管数据传输，以释放CPU资源。 3. 中断系统与异常处理流程： 详细描述外部事件（如键盘输入、定时器到期）如何触发硬件中断。分析中断控制器（PIC）如何管理中断优先级，以及CPU在响应中断时如何保存现场并跳转至特定服务程序入口。 第六部分：系统级集成与硬件演进趋势 最后一部分将视角放大，讨论现代硬件设计如何集成上述组件，并展望未来趋势，但侧重于架构演进而非特定芯片的内部技术。 1. 系统级芯片（SoC）的集成思路： 探讨现代SoC设计中，将CPU、GPU、内存控制器、I/O单元高度集成在单个硅片上的设计哲学和面临的功耗挑战。 2. 并行处理的硬件基础： 介绍多核处理器和向量处理单元（SIMD）的物理结构如何支持大规模并行计算，例如如何通过增加ALU副本和数据路径宽度来实现吞吐量的提升。 本书通过上述六个模块的系统性讲解，旨在提供一个坚实的硬件认知基础，使读者能够理解操作系统和应用软件在其下方运行的物理现实，而不受特定处理器指令集或微架构细节的限制。

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这本书的排版和图示设计，简直是业界良心！我过去读过好几本类似的教材，不是图例模糊不清，就是章节间的跳转逻辑混乱，读起来非常费神。但这一本，每一次关键概念的引入，都会配上一张结构清晰、配色得当的框图或流程图。比如，书中关于总线仲裁机制的描述，如果光看文字，我可能需要反复阅读好几遍才能理清“请求”、“授权”和“冲突解决”的先后顺序。但有了那张详尽的并发流程图，一切都豁然开朗了。而且，这本书的术语解释做得非常到位，对于每一个第一次出现的专业名词，作者都会在脚注或紧随其后提供简洁明了的定义，确保读者不会因为一个生词而卡住整个阅读链条。这种对读者体验的细致关怀，使得学习过程流畅而愉悦，极大地降低了初学者对微机原理的恐惧感，让知识的吸收效率大大提升，我为它点赞。

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这份读物给我带来了相当大的震撼，它不单单是一本技术书籍，更像是一部关于逻辑构建的史诗。我必须承认，一开始我抱着试试看的心态翻开它，毕竟“原理”二字通常意味着枯燥和难以啃食。然而，这本书的叙事节奏掌控得极其老道。它没有沉溺于过多不必要的历史八卦，而是直击核心，将复杂的指令集架构拆解得如同精密的瑞士钟表零件，每一个部分的功能和相互协作的关系都被描绘得一丝不苟。特别是关于中断处理和并行运算的那几个章节，逻辑推演严密到令人拍案叫绝。我感觉自己不再是单纯地阅读文字，而是在一个虚拟的控制台中，亲手调试着CPU的运行状态。作者在阐述性能优化和汇编语言特性时，那种深入骨髓的洞察力，让我明白了为什么有些看似简单的操作，在底层却蕴含着如此精妙的算法设计。对于那些寻求真正理解机器“灵魂”的人来说，这本书的价值无可估量，它提供的不仅仅是知识，更是一种思维的升级。

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说实话，我对这类偏向底层开发的教材一直抱有一种敬而远之的态度，总觉得那不是我这种做应用开发的人需要操心的事情。但是，自从我开始系统地阅读这本手册后，我发现自己对自己的日常工作产生了质的飞跃。这本书的实操性比我想象中要强得多，它不像某些理论书那样只停留在概念层面，而是大量穿插了具体硬件平台的寄存器配置和I/O端口操作的实例。当我跟着书中的步骤，在实验平台上成功点亮第一个LED，或者成功读取到一个外部传感器的信号时，那种成就感是无与伦比的。它教会我的，是如何用最底层的语言与硬件进行“对话”，理解了指令的周期和时序的重要性，这对于排查那些玄而又玄的程序错误简直是立竿见影。如果说我的编程技巧是盖房子，那么这本书就是帮我打好了坚实的地基，让我对自己的代码的运行环境有了完全的掌控感，摆脱了那种“代码能跑就好”的肤浅状态。

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天呐，这本书简直是为我量身定做的！我之前对电子设备内部的工作原理一直都是一知半解，很多技术名词听着玄乎，也搞不懂那些复杂的电路图到底在干什么。买了这本书后，我感觉像是拿到了一把万能钥匙，一下子打开了通往数字世界的大门。作者的讲解方式非常亲和，他没有一上来就抛出一堆晦涩难懂的公式和理论，而是从最基础的概念入手，用生动形象的比喻把那些抽象的逻辑关系讲得清清楚楚。我记得有一章讲到内存管理时，作者竟然把它比作一个图书馆的图书管理员，一下子就让我明白了为什么数据需要特定的地址和索引。读完后，我对计算机是如何处理信息，如何执行一条条指令的整个流程都有了一个全新的、立体化的认识。这本书的结构安排得极其合理，循序渐进，让人读起来毫无压力，更重要的是，它让我对“微机”这个概念不再感到陌生和遥远，而是充满了探索的乐趣。强烈推荐给所有对计算机底层原理感兴趣的朋友们，绝对是知识的宝库！

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我得承认，我是在一个非常紧张的项目期限内，抱着“救急”的心态翻阅这本书的。原本以为它会是一本慢热型的学术著作，没想到它在解决实际问题方面展现出了惊人的效率和深度。尤其是在讲解内存寻址模式和堆栈操作的那部分内容时，作者采取了一种非常务实且直击痛点的角度。他没有进行过多的历史回溯，而是直接聚焦于当前主流体系结构下的高效应用。我特别欣赏它在处理“效率瓶颈”问题时的分析框架，它不仅指出了问题所在，更重要的是，提供了从硬件指令层面优化软件性能的切实可行的方法论。读完相关章节后，我立刻应用到我正在优化的一个嵌入式系统中，程序的响应速度果然有了显著的改善。这本书真正做到了“理论指导实践”的完美结合，它的内容密度极高，每一页都充满了干货，对于需要快速掌握核心技术、解决实际工程难题的专业人士来说，这本书的参照价值远超普通教科书的范畴。

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