单片微型计算机原理、接口及应用

单片微型计算机原理、接口及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京邮电大学
作者:徐惠民,安德宁,
出品人:
页数:350
译者:
出版时间:2007-8
价格:45.00元
装帧:
isbn号码:9787563514793
丛书系列:
图书标签:
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  • 微型计算机
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  • 接口
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  • 计算机硬件
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  • 汇编语言
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具体描述

本书以MCS-51单片机为中心介绍微机原理和接口技术,便于将微机原理的学习和具体的计算机应用实践密切结合。本书从计算机基础知识入手,全面介绍微型计算机的组成、汇编语言程序设计和接口,重点叙述了 MCS-51单片机的结构、指令系统、程序设计以及对外的接口,包括一些常用接口芯片的使用。相对于第2版增加了一章对于8086系统的介绍,使得对于微型计算机系统的学习更加完整。

本书可以作为高等院校微机原理或者单片机原理课程的教材,也可以供工程技术人员参考或者作为培训教材。

计算机系统与网络基础:构建现代信息世界的基石 图书简介 本书旨在为读者系统、深入地介绍现代计算机系统的核心原理、关键技术及其在网络环境中的应用,是一本侧重于理论深度与工程实践相结合的专业参考书。本书内容聚焦于计算机科学与技术领域中最基础也最为关键的几个方面,它们共同构成了我们日常使用和开发所有信息系统的基石。 第一部分:计算机体系结构与组织 本部分将深入剖析现代冯·诺依曼体系结构下的处理器设计与实现。我们将从最底层的逻辑门电路出发,逐步构建出完整的算术逻辑单元(ALU)和控制单元。详细阐述指令集的演进,包括精简指令集(RISC)与复杂指令集(CISC)的设计哲学及其对性能的影响。 重点内容包括: 指令流水线技术: 深入探讨如何通过指令重叠执行来提高CPU吞吐量,分析数据冒险、控制冒险的产生机制及其硬件解决方案,如分支预测、乱序执行(Out-of-Order Execution)的核心算法与实现。 存储系统层次结构: 详尽剖析Cache(高速缓存)的设计原理,包括多级Cache的组织、替换策略(如LRU、LFU的实际应用)、写回与写穿透机制。同时,对主存(DRAM)的工作原理、刷新周期以及虚拟内存管理机制进行全面解析。虚拟内存如何通过页表管理、TLB(转换后援缓冲器)加速地址翻译,实现高效的内存保护与资源共享,是本章的重点。 总线与I/O系统: 探讨系统内部数据传输的总线结构(如PCI Express, NVMe),I/O设备的类型、特性,以及中断机制、DMA(直接内存访问)如何有效减轻CPU负担,实现高效的数据传输。 第二部分:操作系统原理与实现 操作系统是管理计算机硬件资源、为上层应用提供运行环境的核心软件。本部分将从系统调用、进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动等多个维度,全面揭示操作系统的运行机制。 核心章节包括: 进程与线程管理: 深入探讨进程的生命周期、上下文切换的细节。线程模型(用户级线程与内核级线程)的对比,以及多线程编程中的同步与互斥问题,包括信号量、互斥锁、条件变量等同步原语的底层实现机制。 死锁的检测与避免: 详细介绍银行家算法、资源分配图检测等经典算法,并探讨现代操作系统如何在实际应用中通过资源预留策略避免死锁的发生。 内存管理进阶: 阐述分段、分页机制,并重点分析操作系统的内存分配策略(如首次适应、最佳适应),以及对内存碎片问题的处理方法。 文件系统结构: 剖析不同类型文件系统(如FAT、NTFS、Ext4)的内部结构,包括目录结构、索引节点(Inode)的作用、数据块的组织方式,以及日志记录(Journaling)机制如何保证文件系统的一致性和恢复能力。 第三部分:计算机网络与协议栈 本部分是连接现代信息社会的桥梁,专注于计算机网络的结构、通信原理和核心协议的实现细节。我们将沿着TCP/IP协议栈的层次结构,自底向上进行系统性讲解。 关键内容覆盖: 物理层与数据链路层: 探讨传输介质的特性,局域网(LAN)中的介质访问控制方法(如CSMA/CD、CSMA/CA),以及以太网帧结构与VLAN的配置与工作原理。 网络层与路由: 深入解析IPv4与IPv6的寻址机制、子网划分(CIDR)。重点讲解路由器的工作原理,包括路由表的构建、距离矢量路由协议(如RIP)和链路状态路由协议(如OSPF)的算法细节与收敛过程。 传输层协议: 对TCP和UDP进行详尽对比。TCP的可靠性机制——三次握手、四次挥手、滑动窗口(流量控制)、拥塞控制算法(如慢启动、竞争窗口)的数学模型和性能分析。UDP的无连接特性及其在特定应用中的优势。 应用层协议: 分析HTTP/1.1、HTTP/2的请求/响应机制,DNS的域名解析过程,以及SMTP/POP3/IMAP等邮件协议的工作流程。 第四部分:系统级编程与调试 本部分将理论与实践紧密结合,指导读者如何利用操作系统提供的接口进行高效的系统级编程,理解程序在硬件上的实际运行过程。 内容聚焦于: 汇编语言基础与机器码: 通过典型的x86或ARM架构的汇编语言,理解高级语言(如C/C++)代码如何被编译器翻译成机器指令,栈帧的建立与销毁过程。 系统调用与库函数: 详细介绍Linux/UNIX环境下常见的系统调用(如`open`, `read`, `write`, `fork`, `execve`),理解用户态与内核态的切换机制。 程序调试与性能分析: 介绍使用GDB等工具进行断点设置、寄存器查看、内存跟踪等高级调试技巧。同时,引入性能分析工具(如Valgrind, perf)来定位程序中的性能瓶颈和内存泄漏问题。 并发编程实践: 结合多线程和多进程模型,讲解如何利用操作系统提供的同步机制编写安全、高效的并发应用,避免竞态条件和资源争用。 本书适合于计算机科学、电子工程、软件工程等专业的学生,以及希望深入理解计算机底层工作原理、提升系统软件开发能力的工程师和技术爱好者。通过对这些基础知识的全面掌握,读者将能够更好地设计、实现和优化复杂的现代计算系统。

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读后感

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用户评价

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这本书的语言风格非常生动有趣,阅读起来一点都不枯燥。它就像一个经验丰富的老工程师在和你聊天,分享他的知识和经验。书中有很多生动的比喻和形象的类比,让那些原本晦涩难懂的技术概念变得触手可及。比如,在讲解CPU的指令执行过程时,作者用了一个“厨师做菜”的比喻,把指令比作菜谱,CPU比作厨师,寄存器比作厨具,内存比作食材。这种生动形象的比喻,让我瞬间就理解了指令的执行流程。而且,书中还穿插了很多有趣的“小故事”和“经验之谈”,分享了一些在实际开发中可能遇到的坑和解决办法。这些“经验之谈”往往比枯燥的理论知识更有价值,能够帮助我们避免走弯路。例如,在讲到RAM和ROM的区别时,作者并没有简单地给出定义,而是通过一个“短期记忆”和“长期记忆”的类比,让我深刻理解了两者的功能差异。我还特别喜欢书中在讲解调试技巧时,作者分享的一些“独门秘籍”。他并没有局限于书本上的标准调试方法,而是结合自己的实践经验,给出了一些非常实用的调试技巧,比如如何巧妙地利用串口打印信息来追踪程序运行状态,或者如何通过观察LED灯的闪烁模式来判断程序是否卡死。这些“秘籍”让我感觉非常实用,仿佛真的得到了一个高手的指导。整本书读下来,我感觉自己不仅仅是在学习知识,更是在和一位智者交流,学到了很多书本上没有的东西。这种寓教于乐的学习方式,让我在轻松愉快的氛围中,不知不觉地掌握了单片机相关的知识。

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这本书的排版和设计都非常精良,阅读体验极佳。纸张的质量很好,摸起来很舒服,而且印刷清晰,文字和图表都不会出现模糊不清的情况。书的尺寸也恰到好处,方便携带和翻阅。我特别喜欢它在图文结合方面的处理。书中大量的电路图、流程图、时序图都绘制得非常规范和美观,而且与文字部分的讲解相得益彰,能够有效地帮助读者理解抽象的技术概念。例如,在讲解CPU的工作流程时,书中提供了一张非常详细的流程图,将指令的取指、译码、执行等过程清晰地展现出来,配合文字部分的讲解,让我能够非常快速地掌握CPU的工作原理。而且,书中在关键概念的解释处,会采用加粗、醒目的字体,或者用不同的颜色来突出显示,使得读者能够一眼就注意到重要的信息。章节之间的过渡也非常自然,让我感觉阅读过程非常流畅,不会出现跳跃感。即使是内容非常丰富的一章,作者也能通过合理的段落划分和标题设置,让读者能够轻松地找到自己想要的信息。总的来说,这本书在细节之处都体现了专业和用心,为我提供了一个非常愉快的阅读体验,也让我能够更加专注于内容的学习。

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这本书的深度和广度都令我印象深刻。它不仅仅停留在基础概念的介绍,而是深入探讨了单片机在实际工程应用中的各种挑战和解决方案。我特别欣赏它在“接口技术”章节的详尽阐述。书中详细介绍了不同类型接口(如UART, SPI, I2C)的工作原理、时序图、以及在实际硬件连接中需要注意的关键点。例如,在讲解SPI接口时,书中不仅给出了标准的通信协议,还列举了多个不同厂家单片机与外设(如传感器、存储器)之间SPI通信的实际案例,并分析了其中的通信细节和可能遇到的问题,比如主从模式的选择、时钟极性与相位(CPOL/CPHA)的设置对通信成功率的影响。这些实战性的内容,对于我这种希望将单片机技术应用于实际项目开发的人来说,简直是金矿。书中还花了相当大的篇幅讲解中断系统,从中断的产生、向量表、中断优先级设置,到中断服务程序的编写和调试。它特别强调了中断处理的效率和避免中断嵌套带来的问题,并提供了一些优化中断服务的实用技巧。这对于编写实时性要求高的嵌入式系统至关重要。此外,书中还对一些常用的通信协议进行了深入的剖析,比如CAN总线和USB接口。虽然这些内容可能对于初学者来说有些难度,但对于有一定基础的读者,这些章节能够提供宝贵的参考,帮助理解这些复杂协议的工作机制,并为实际的嵌入式通信项目打下坚实的基础。这本书的每一个章节都仿佛是一个独立的知识模块,但它们之间又紧密联系,形成了一个完整的知识体系。它不仅仅是一本教科书,更像是一本实用的技术手册,能够指导我在实际工作中遇到各种问题时,找到相应的解决方案。

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这本书简直就是我学习单片微型计算机道路上的一座灯塔!我之前对这个领域可以说是一窍不通,看到各种电路图和代码就像看天书一样。但这本书的开篇就用了非常形象的比喻,把复杂的单片机系统拆解成了一个个小模块,然后循序渐进地讲解。比如,它在讲CPU工作原理的时候,用了“大脑”和“指挥官”的比喻,让我一下子就理解了CPU的核心功能。然后,在讲存储器的时候,又用“仓库”和“记忆体”来类比,让我对数据如何存储和读取有了清晰的认识。最让我惊喜的是,书中并没有一开始就抛出晦涩难懂的概念,而是从最基本、最贴近实际应用的例子入手。例如,在介绍I/O接口时,它并没有直接讲什么并行接口、串行接口,而是先让我们想象一下,我们如何通过按键来控制一个LED灯的亮灭。然后,再一步步地引出具体的硬件接口和相应的编程方法。这种由浅入深、由易到难的学习方式,让我这个初学者感到非常舒适,也极大地激发了我继续深入学习的兴趣。而且,书中的插图和图表都非常清晰,把一些抽象的概念用可视化的方式呈现出来,大大降低了理解难度。我尤其喜欢它在讲解指令集的时候,并没有枯燥地罗列所有指令,而是挑出了最常用、最核心的指令,然后通过大量的实际代码片段进行演示,让我能够立刻看到这些指令在实际应用中的效果。这种“讲练结合”的方式,让我在学习过程中不会感到枯燥,而是充满了成就感。总而言之,这本书的编排逻辑非常出色,对于零基础的读者来说,绝对是一本不可多得的入门宝典。它不仅仅是教你知识,更是教会你学习的方法,让你在掌握理论知识的同时,也能培养独立解决问题的能力。

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这本书的案例分析部分是其最大的亮点之一。它不仅仅是简单地列举几个小例子,而是非常深入地剖析了多个经典的应用场景,并提供了详细的电路设计和程序实现方案。我尤其对书中关于“智能家居控制系统”的章节印象深刻。作者详细讲解了如何利用单片机实现对家中灯光、空调、窗帘等设备的远程控制,并且还介绍了如何通过Wi-Fi模块将单片机接入互联网,实现App端的远程操控。书中不仅提供了完整的电路原理图,还给出了详细的PCB设计参考,甚至连元器件的选型都进行了细致的说明。更重要的是,书中提供了非常完整的C语言源代码,并且对每一段代码都进行了详细的注释,让我能够清晰地理解代码的逻辑和功能。我按照书中的指导,自己动手搭建了一个简易的智能家居控制原型,结果非常成功!这让我对单片机的实际应用能力有了更直观的认识,也极大地增强了我进行实际项目开发的信心。除了智能家居,书中还对“工业自动化控制”、“汽车电子辅助系统”等多个领域的应用进行了深入分析,这些案例都非常有代表性,并且涵盖了不同复杂程度的项目。通过这些案例,我不仅学习到了具体的实现方法,更重要的是,我学会了如何将理论知识应用到实际问题中,如何进行系统设计和方案规划。这本书就像一个宝藏,每一次翻阅都能从中发掘出新的宝贵信息。

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这本书的结构设计非常合理,逻辑清晰,循序渐进,让我在学习过程中感到得心应手。它没有一上来就堆砌大量的专业术语,而是从最基础的“是什么”和“为什么”开始,逐步引导读者进入单片机技术的世界。比如,在介绍单片机的基本组成时,它并没有直接给出CPU、RAM、ROM的定义,而是先用一个“大脑”、“记忆”、“指令”的比喻,让读者对单片机的核心功能有一个初步的感性认识。然后,再深入到各个部分的具体功能和工作原理。在讲解指令系统时,它也采用了非常巧妙的方式。它并没有一次性列出所有的指令,而是挑选出最常用、最基本的几类指令,比如数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令等,然后通过非常直观的例子来演示这些指令的功能。我特别喜欢它在讲解位操作指令时,引入的“开关”和“电灯”的类比,让我瞬间就理解了位操作的意义和重要性。而且,每一章节的结尾都附带了相应的习题和思考题,能够帮助我巩固所学的知识,并进一步加深对相关概念的理解。这些习题的设计非常巧妙,既有基础的知识巩固,也有一些需要思考和发挥的题目,能够有效地锻炼我的逻辑思维能力和解决问题的能力。这本书的学习路径非常清晰,从入门到进阶,环环相扣,让我感觉自己每往前看一页,都能学到新东西,都能有所收获。

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这本书在细节的处理上做得非常到位,每一个概念的解释都非常严谨,每一个实验的步骤都描述得非常清晰。作为一名追求精确性的读者,我对这一点尤为看重。例如,在讲解ADC(模数转换器)时,书中不仅详细解释了分辨率、采样率、量化误差等关键参数的定义,还给出了计算公式和实际应用中的注意事项。它还专门辟出了一章来讲解如何选择合适的ADC,以及如何根据实际需求来优化采样策略,这对于需要进行精密测量和控制的工程师来说,无疑是极具价值的参考。书中在描述硬件连接时,更是细致入微。比如,在介绍I2C通信时,它不仅给出了标准的SDA和SCL信号线连接,还强调了上拉电阻的选择和阻值对通信稳定性的影响,甚至还提到了如何通过示波器来观察信号波形,以及如何根据波形来判断是否存在通信问题。这种对细节的极致追求,让我感到这本书的作者不仅学识渊博,而且经验丰富,能够预见到读者在实际操作中可能遇到的各种问题,并提前给出解决方案。在程序编写方面,书中提供的代码示例都经过了严格的测试,并且风格统一,可读性强。即使是复杂的程序,作者也能通过清晰的注释和分步讲解,让读者能够理解其背后的逻辑。总的来说,这本书在细节上的严谨性,为我提供了一个非常可靠的学习基础,让我能够更加自信地进行单片机相关的学习和实践。

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这本书的理论深度和广度都非常扎实,对于想要系统学习单片机技术的读者来说,绝对是一本不可多得的经典之作。作者在讲解过程中,不仅介绍了基础的硬件原理,还深入探讨了软件设计、算法优化、系统集成等多个方面的内容。我尤其欣赏它在“系统设计”部分的讲解。书中详细介绍了如何根据项目需求,进行单片机型号的选择、外围器件的匹配、以及整体系统架构的设计。它还给出了很多在实际工程中常见的“设计陷阱”和“优化策略”,比如如何平衡成本与性能,如何提高系统的可靠性和稳定性,以及如何进行功耗管理等。这些内容对于那些希望将单片机技术应用于实际产品开发的工程师来说,具有非常重要的指导意义。而且,书中对一些前沿的技术,比如低功耗设计、嵌入式Linux等也进行了初步的介绍,虽然篇幅不多,但足以让读者对这些领域有一个初步的认识,并为后续的深入学习指明方向。总而言之,这本书的内容非常丰富,能够满足不同层次读者的学习需求,无论是初学者还是有一定经验的工程师,都能从中获得宝贵的知识和启发。

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这本书的作者在技术深度上的把握非常精准,既能涵盖主流的技术趋势,又能深入浅出地讲解核心原理。我尤其喜欢它关于“嵌入式实时操作系统(RTOS)”的讲解。书中并没有仅仅停留在概念的介绍,而是深入分析了RTOS的任务调度机制、进程间通信(IPC)方式、以及内存管理等核心问题。它还通过一个实际的嵌入式项目案例,详细展示了如何使用RTOS来构建一个复杂的实时系统,并讲解了其中的关键技术点,比如如何设计任务优先级,如何避免死锁和竞态条件,以及如何进行RTOS的性能优化。这些内容对于我这种希望深入了解嵌入式系统开发的人来说,非常有启发性。书中还对一些新兴的技术,比如物联网(IoT)相关的通信协议(如MQTT、CoAP)和云平台对接进行了介绍。虽然这些内容可能对于初学者来说有些超前,但对于希望跟上技术发展潮流的读者,这些章节提供了宝贵的指引。作者并没有为了赶时髦而简单地罗列概念,而是结合单片机的实际应用场景,讲解了这些技术如何与单片机结合,以及在实际项目中可能遇到的挑战。这种技术的前瞻性和实践性相结合的讲解方式,让我感到这本书不仅具有学术价值,更具有实际指导意义。

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这本书的实践指导性非常强,让我在理论学习的同时,也能动手实践,验证所学知识。书中提供了大量的实验项目,从最简单的LED闪烁,到稍微复杂的数码管显示、按键输入,再到更高阶的传感器数据采集和通信接口应用,应有尽有。每一个实验项目都提供了详细的硬件连接图、元器件清单、以及完整的源代码。我按照书中的指导,一步步地完成了好几个实验,感觉收获颇丰。例如,在学习定时器和中断时,书中提供了一个“交通灯控制”的实验,让我能够亲手实现一个模拟交通灯的控制器。通过这个实验,我不仅理解了定时器的工作原理,还学会了如何利用中断来触发事件,如何实现程序的周期性运行。更重要的是,书中还鼓励读者进行“二次开发”,在原有的实验基础上进行创新和拓展。比如,在交通灯实验的基础上,我尝试添加了一个倒计时显示的功能,这让我感觉自己不仅仅是在复制书本上的内容,而是在真正地进行创造。这种“学以致用”的学习方式,让我对单片机技术产生了浓厚的兴趣,也让我看到了单片机在实际生活中的广泛应用前景。

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大学课程教材,从最基本的微机系统原理对计算机进行的解剖与应用,MCS-51系列单片机如今的价格已经只有几元了,不过所能实现的数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移、布尔变量操作和其I/O接口任能理解现在计算机的结构和运行模式,而汇编语言的编程更显得质朴而本质。全书应用为主,信号转换等的电子电路知识较少,是理解计算机及简单的自动化控制的入门教材。

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