微型计算机原理及应用 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:钱晓捷

出品人:

页数:279

译者:

出版时间:2006-6

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302128304

丛书系列:

图书标签:

• 微型计算机
• 计算机原理
• 计算机应用
• 微机原理
• 汇编语言
• 数字电路
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 信息技术
• 计算机基础

《微型计算机原理及应用》 内容简介 本书旨在为读者系统阐述微型计算机这一现代信息技术的基石。我们将深入剖析微型计算机的硬件构成、工作原理，并拓展至其在各行各业的广泛应用，力求为读者构建一个全面、深刻的认知框架。 第一部分：微型计算机硬件基础 微型计算机的核心在于其精巧的硬件设计，本部分将逐一解析这些关键组件。 第一章：微处理器的奥秘 微处理器，即CPU，是微型计算机的“大脑”。我们将从其基本结构入手，介绍运算逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器组。ALU负责执行所有的算术和逻辑运算，如加、减、乘、除以及逻辑判断；CU则指挥CPU内部各个部件协同工作，协调指令的执行流程；寄存器是CPU内部的高速存储单元，用于暂时存放指令、数据和地址信息。 接着，我们将探讨CPU的工作流程，即“取指令—译码—执行”的循环。详细讲解指令的获取方式、指令的解码过程（将机器指令转化为CPU能理解的控制信号）以及指令的执行步骤。此外，还会介绍CPU的时钟信号及其对指令执行速度的影响，以及CPU的寻址方式，如立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、间接寻址等，这些方式决定了CPU如何访问内存中的数据。 我们将进一步深入CPU的发展历程，回顾从早期的8位、16位处理器到如今的64位处理器，以及RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）的设计哲学及其优劣。同时，也会触及多核技术、超线程技术等现代CPU的先进特性，解释它们如何提升计算效率。 第二章：存储器的层次结构与管理 存储器是微型计算机的“记忆”。我们首先会区分主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。内存是CPU直接访问的高速存储区域，主要包括RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）。RAM用于存放正在运行的程序和数据，掉电后数据丢失；ROM则存放系统固件，如BIOS（基本输入输出系统），掉电后数据不丢失。 我们将详细讲解RAM的类型，如DRAM（动态随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器），以及它们在速度、功耗和成本上的差异。ROM的种类，如PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）和EEPROM（电可擦可编程只读存储器），及其在不同应用场景下的作用。 外存则用于长期存储数据和程序，如硬盘（HDD）、固态硬盘（SSD）、光盘（CD/DVD/Blu-ray）以及U盘等。我们会比较这些存储介质的读写速度、存储容量、耐久性和成本。 此外，本章还将介绍存储器的层次结构，即寄存器—缓存—内存—外存的模型。解释为何需要这种分层结构，以及缓存（Cache）的工作原理，包括缓存的命中率、写回策略（Write-back）和写通策略（Write-through）等，这些技术对于提高CPU访问数据的效率至关重要。 第三章：输入/输出（I/O）设备的接口与通信 I/O设备是微型计算机与外部世界交互的桥梁。本章将分析各种I/O设备的种类，如键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪、摄像头、网络接口卡等。 我们将深入探讨I/O接口的工作原理。介绍I/O端口，包括I/O端口映射和存储器映射I/O。I/O端口是CPU与I/O设备进行通信的通道。I/O端口映射是将一部分地址空间分配给I/O设备，CPU通过向这些地址写入或读取数据来控制I/O设备。存储器映射I/O则将I/O设备映射到内存地址空间，CPU可以像访问内存一样访问I/O设备。 我们将介绍I/O设备与CPU之间的数据传输方式：程序查询方式、中断方式和DMA（直接内存访问）方式。程序查询方式效率低下，CPU需要不断轮询I/O设备状态；中断方式能够提高效率，I/O设备在完成任务后向CPU发出中断请求，CPU暂停当前任务去响应；DMA方式则允许I/O设备直接与内存进行数据传输，大大减轻CPU的负担，适用于大量数据的传输。 还会介绍各种I/O总线标准，如USB（通用串行总线）、PCIe（PCI Express）、SATA（串行高级技术附件）等，它们是连接I/O设备和主板的重要通道，决定了数据传输的速率和方式。 第四章：总线系统与系统结构 总线是微型计算机内部各组件之间传递信息的高速通道。本章将介绍总线的基本概念、功能和分类。 我们将详细解析微型计算机内部的主要总线：数据总线、地址总线和控制总线。数据总线负责传输数据，其宽度决定了CPU一次能传输的数据量；地址总线负责指出CPU要访问的内存单元或I/O端口的地址，其宽度决定了CPU可寻址的最大内存空间；控制总线负责传输控制信号和状态信息，用于协调CPU、内存和I/O设备的工作。 我们将介绍不同类型的总线，如系统总线、扩展总线和I/O总线。系统总线连接CPU、内存和芯片组；扩展总线用于连接显卡、声卡等扩展设备；I/O总线用于连接各种外围设备。 还会探讨微型计算机的系统结构，包括北桥（Northbridge）和南桥（Southbridge）芯片组的架构。北桥通常负责连接CPU、内存和高性能图形接口（如PCIe x16），而南桥则负责连接存储设备（SATA）、USB接口、PCI总线以及声卡、网卡等其他I/O设备。我们将分析这种分工如何优化数据流和系统性能。 第二部分：微型计算机软件基础与应用 硬件的强大离不开软件的驱动，本部分将揭示软件如何赋予微型计算机生命力。 第五章：指令系统与汇编语言 指令系统是CPU能够理解和执行的命令集合。我们将介绍指令的类型，如数据传输指令、算术逻辑指令、转移指令、控制指令等。理解指令集架构（ISA）对于理解CPU的工作方式至关重要。 汇编语言是与机器指令一一对应的低级编程语言。本章将介绍汇编语言的基本语法、指令格式、寄存器的使用以及常见的汇编指令。通过学习汇编语言，读者可以更深入地理解CPU如何执行程序，以及程序与硬件之间的紧密联系。我们将通过简单的示例程序，演示如何使用汇编语言进行数据处理和流程控制。 第六章：操作系统概论 操作系统（OS）是计算机系统中最核心的系统软件，它负责管理计算机的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供一个友好的接口。 我们将介绍操作系统的基本功能：进程管理、内存管理、文件管理和设备管理。进程管理包括进程的创建、调度和终止；内存管理涉及内存的分配、回收和保护；文件管理则负责文件的创建、删除、读写和组织；设备管理协调I/O设备的访问和使用。 还会介绍不同类型的操作系统，如批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网络操作系统。探讨操作系统的发展历程，以及当前主流操作系统（如Windows、macOS、Linux）的特点和设计理念。 第七章：微型计算机的应用领域 微型计算机凭借其强大的计算能力和灵活性，已渗透到现代社会的各个角落。本章将列举并深入分析其主要应用领域。 个人计算： PC、笔记本电脑、平板电脑等，满足日常办公、学习、娱乐和通信需求。 嵌入式系统： 广泛应用于家用电器（电视、冰箱、洗衣机）、汽车电子（发动机控制、导航系统）、工业自动化（PLC、机器人）、医疗设备（监护仪、诊断仪器）等，实现特定功能的智能化控制。 通信系统： 智能手机、基站、路由器等，支撑现代通信网络的高效运转。 科学计算与工程仿真： 用于复杂数学模型的计算、物理现象的模拟、工程设计的验证等。 数据处理与管理： 在企业、科研机构等领域，用于海量数据的存储、分析和挖掘。 图形图像处理与多媒体： 图像编辑、视频制作、游戏开发、虚拟现实等。 网络与互联网： 作为服务器、客户端，是构建和运行互联网的基础。 我们将针对每个应用领域，具体阐述微型计算机在其中扮演的角色，以及其所展现出的关键技术和优势。例如，在嵌入式系统中，微型计算机的低功耗、高可靠性和实时性是关键；在科学计算领域，其强大的并行处理能力是核心。 总结 《微型计算机原理及应用》致力于为读者提供一个系统、深入且实用的学习平台。通过对微型计算机硬件结构的细致解读，以及对其工作原理的层层剖析，读者将能建立起坚实的理论基础。同时，通过对其多样化应用场景的广泛介绍，读者将能深刻认识到微型计算机在现代科技和社会发展中的不可替代的价值。本书不仅是理论学习的宝库，更是激发读者探索和创新的起点。

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这本探讨“嵌入式系统软件开发与实时性保证”的指南，在我看来，是一本实战性极强的工具书，它完美地填补了理论教材与工程实践之间的鸿沟。作者聚焦于资源受限环境下的软件架构，从硬件抽象层（HAL）的设计原则讲起，逐步过渡到实时操作系统（RTOS）的任务管理、信号量和消息队列机制。书中对中断服务程序（ISR）的编写规范、上下文切换的开销分析，以及如何精确控制任务优先级继承协议（PIP）和优先级天花板协议（PCP）以避免死锁，进行了非常细致的讲解。我尤其欣赏它对调试技巧的强调，书中列举了大量在实际硬件平台上捕获和分析总线冲突、内存泄漏、以及时间竞争问题的案例分析。对于那些需要开发医疗设备、工业控制或汽车电子等对时间精度要求极高的系统的工程师而言，这本书提供的不仅仅是代码片段，而是一套行之有效的、可被验证的工程方法论。它强调的始终是确定性，如何在不可靠的硬件和复杂的外部事件中，构建出稳定可靠的软件逻辑。

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这本关于数字电路设计和实现的书籍，简直是为那些想深入理解现代电子设备“大脑”的工程师和发烧友量身打造的。作者从最基础的逻辑门、布尔代数讲起，循序渐进地引导读者进入组合逻辑和时序逻辑的复杂世界。书中对于各种触发器、计数器、寄存器以及有限状态机的描述，清晰得仿佛作者正拿着示波器在你旁边实时演示。我特别欣赏它在理论与实践之间的完美平衡，不仅仅停留在公式推导，更深入讲解了FPGA和CPLD等可编程器件的底层结构，如何通过硬件描述语言（VHDL或Verilog）将抽象的设计固化为实际的硬件电路。对于初学者来说，可能需要花费一番功夫去理解同步电路设计的精髓，但一旦掌握，那种“掌控”硬件的感觉是无与伦比的。尤其是关于时序约束和竞争冒险的章节，处理得极为专业和细致，这在很多同类教材中都是被一带而过的内容。这本书的深度和广度，完全超越了普通的入门读物，更像是一本可以伴随工程师从初级到高级的参考手册。它教会的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么必须这样做”的设计哲学。

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这份关于“现代网络协议栈与数据通信原理”的教材，简直是我职业生涯中遇到的最令人头疼又最有价值的资料之一。它没有采取那种按部就班的TCP/IP四层结构讲解方式，而是采用了自顶向下与自底向上相结合的混合剖析法。在讲解应用层协议时，作者巧妙地结合了实际的Web服务和安全套接字（SSL/TLS）握手过程，使得原本枯燥的HTTP状态码和报文格式变得鲜活起来。然而，当深入到数据链路层和物理层时，其难度陡增。对于差错检测与纠正码（如CRC）、信道编码、多址接入技术（MAC）的阐述，几乎达到了研究生教材的深度。书中对“拥塞控制”的描述，特别是RENO、CUBIC等算法的数学推导，虽然严谨到令人发指，但确实是理解高性能网络传输性能瓶颈的关键。这本书不太适合只想搭建个简单局域网的人，它针对的是那些需要设计、优化企业级网络架构，甚至参与协议标准制定的专业人士。读完它，你会对网络延迟和抖动的来源有一个全新的、近乎偏执的理解。

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我必须说，这本关于“高级算法设计与复杂性理论”的著作，其内容密度令人叹为观止，几乎每一页都塞满了深刻的洞见。它并非一本教你如何写出排序或查找代码的书，而是着眼于问题的本质和计算的极限。书中对NP完全性理论的论述达到了教科书级别，从SAT问题到图着色，再到著名的Cook-Levin定理，每一步推导都毫无跳跃，逻辑链条异常坚固。更吸引我的是它在近似算法和启发式搜索方面的探讨。在面对那些计算复杂度高到无法在有限时间内解决的问题时，作者展示了如何运用贪心策略、动态规划的巧妙变体以及随机化算法来寻找“足够好”的解。特别是关于流网络的最大流最小割定理的讲解，配上详尽的图论可视化解释，使得那些复杂的网络流模型变得直观易懂。这本书的风格是极其纯粹的数学化和形式化，对于喜欢严谨证明和理论深度的读者来说，这是一场智力上的盛宴，但对于追求快速应用代码的读者，可能会觉得过于抽象和烧脑。

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我最近一直在寻找一本能够系统梳理操作系统内核工作机制的权威著作，而这本关于“并行处理与内存管理”的专业书籍，可以说是正中下怀。它没有过多纠缠于具体操作系统的品牌差异，而是专注于挖掘那些跨平台、跨架构的底层共性原理。书中对进程调度算法的剖析极其到位，从经典的先来先服务到复杂的公平性调度，每一个算法的优劣、实现细节，都有详尽的数学模型和性能分析作为支撑。最让我印象深刻的是它关于虚拟内存管理的部分，页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的缓存策略，以及缺页中断的处理流程，被作者描绘得层次分明，极具逻辑性。阅读过程中，我仿佛能够看到数据在物理内存和磁盘之间高效迁移的完整轨迹。这本书的难度不低，需要读者具备扎实的计算机体系结构基础，但一旦攻克，对于理解分布式系统、云计算环境下的资源隔离与优化，将起到决定性的作用。它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的塑造，让人学会如何从宏观的系统视角去审视资源分配的艺术。

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