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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:胡越明

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:2007-1

价格:32.00元

装帧:平装

isbn号码:9787811242386

丛书系列:

图书标签:

• 计算机系统结构
• 计算机系统结构
• 计算机组成原理
• 汇编语言
• 存储系统
• 处理器
• 流水线
• Cache
• 虚拟内存
• 指令集
• 系统性能

好的，这是一份关于一本名为《数字信号处理基础与应用》的图书的详细简介，该书内容与《计算机系统结构》完全无关。 --- 数字信号处理基础与应用 绪论：信号与信息时代的基石 本书旨在全面、深入地介绍数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP）的核心理论、关键技术及其广泛的工程应用。在当代信息社会中，无论是音频、图像、通信网络还是生物医学监测，信号的采集、转换、分析与重构都是不可或缺的基础环节。本书将带领读者从连续时间信号的采样与量化出发，系统地构建起一个完整的数字信号处理知识体系，为理解现代通信、控制和多媒体技术提供坚实的理论基础。 本书的编写严格遵循从基础概念到高级应用的逻辑顺序，内容覆盖面广而不失深度，力求使初学者能够快速入门，使有经验的工程师能够深入理解底层原理并掌握前沿技术。 第一部分：离散时间信号与系统分析 (The Foundations) 本部分奠定了整个数字信号处理领域分析的基础。我们将详细阐述如何将现实世界中的连续模拟信号转换为可供计算机处理的离散数字信号，并深入探讨这些离散系统的内在特性。 1. 连续时间信号与采样理论： 本章首先回顾了傅里叶级数和傅里叶变换在连续时间信号分析中的作用。重点阐述了“采样定理”（Nyquist-Shannon Sampling Theorem），详细分析了采样过程中失真（混叠效应）的产生机理与避免方法。我们引入了脉冲序列和理想采样器的概念，并讨论了实际中常用的保持器（如零阶保持、一阶保持）对信号频谱的影响。 2. 离散时间信号与系统： 本章正式进入离散域。我们定义了离散时间信号的表示方法，并引入了Z变换。Z变换是分析离散时间系统的核心工具，本书将详细推导Z变换的性质（如线性、时移、卷积），并重点分析其收敛域（Region of Convergence, ROC）的确定与意义，这是判断系统稳定性的关键。系统方面，我们定义了线性时不变（LTI）离散系统，并使用卷积和差分方程来描述其输入输出关系。 3. 离散傅里叶变换 (DFT) 及其性质： DFT 是连接时域和频域的桥梁。本章详细讲解了DFT的数学定义、与连续傅里叶变换的关系。我们深入探讨了DFT的周期性、共轭对称性、线性卷积的周期性卷积实现等重要性质。此外，本章还会介绍圆周卷积的概念及其在实际计算中的重要性。 第二部分：滤波器设计与实现 (Filtering Techniques) 滤波器是数字信号处理中最核心的应用之一。本部分聚焦于如何设计和实现满足特定频率响应要求的数字滤波器，这是实现信号增强、去噪和特征提取的关键。 4. 有限脉冲响应 (FIR) 滤波器设计： FIR 滤波器因其线性相位特性而备受青睐。本章详细介绍了多种设计FIR滤波器的经典方法： 窗函数法 (Windowing Method)： 详细比较了矩形窗、汉宁窗、海明窗等不同窗函数对过渡带宽度和阻带衰减的影响。 频率采样法 (Frequency Sampling Method)： 适用于设计具有特定离散频率响应的滤波器。 最优幅度设计（Parks-McClellan 算法/等波纹设计）： 介绍了基于Remez交换算法的最小化最大误差设计方法，这是设计高性能滤波器的标准途径。 5. 无限脉冲响应 (IIR) 滤波器设计： IIR 滤波器通常在阶数较低的情况下能实现更陡峭的过渡带，具有计算效率高的优点。本章侧重于将连续时间滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）转换为离散时间滤波器： 脉冲响应不变法 (Impulse Invariance)： 分析其在频谱映射上的局限性。 双线性变换法 (Bilinear Transformation)： 详细讲解此方法如何实现共形映射，有效避免了混叠问题，并讨论了预畸变技术。 6. 滤波器结构与实现： 本章探讨了滤波器的具体实现结构，包括直接型、级联型和并联型结构。重点分析了定点运算中量化噪声和溢出对滤波器性能的影响，并介绍了定点DSP实现中应考虑的量化误差模型。 第三部分：快速算法与变换域分析 (Transform Domain Processing) 为了提高处理速度和优化某些特定应用，将信号转换到变换域进行处理至关重要。本部分深入探讨了快速算法以及在变换域中的处理方法。 7. 快速傅里叶变换 (FFT)： DFT的直接计算复杂度为 $O(N^2)$，对于大数据量处理而言效率低下。本章将详细剖析快速傅里叶变换（FFT）算法，特别是最常用的蝶形运算原理，包括按时间抽取（Decimation-In-Time, DIT）和按频率抽取（Decimation-In-Frequency, DIF）的算法流程、数据重排（位反转）技术及其 $O(N log N)$ 的复杂度优势。 8. 频谱分析： 本章讨论了在有限长度观测数据下进行准确频谱估计的技术。我们将区分参数化和非参数化方法。重点介绍各种谱估计技术： 周期图法 (Periodogram)： 分析其在方差上的局限性。 重叠相加/相减法 (Overlap-Add/Overlap-Save)： 讨论如何利用FFT高效计算长序列的线性卷积。 现代谱估计方法： 简要介绍如Welch平均法、最小方差无偏功率谱估计（MUSIC）等提升信噪比和频率分辨率的方法。 第四部分：高级主题与工程应用 (Advanced Topics and Applications) 本部分将理论应用于实际的复杂场景，涉及多速率处理和自适应技术。 9. 多速率信号处理： 多速率技术在信道带宽匹配、抽取和内插中发挥关键作用。本章详细介绍了抽取（Downsampling）和内插（Upsampling）的原理，重点分析了理想抽取/内插的频谱影响。随后，引入滤波后抽取/内插的概念，阐述如何使用半带滤波器（Half-band filters）来抑制混叠或防止过采样，并介绍单速率滤波器组和多相分解在信道均衡中的应用。 10. 自适应滤波： 自适应滤波是DSP领域的前沿方向，其特点是滤波器参数能够根据输入信号的统计特性自动调整。本章重点介绍最小均方误差（LMS）算法，分析其收敛速度、稳定性和误差点。深入探讨自适应滤波器在以下场景的应用： 噪声消除（Noise Cancellation）： 利用参考噪声源实现信号增强。 回声消除（Echo Cancellation）： 在通信系统中抑制反馈信号。 信道均衡（Channel Equalization）： 补偿传输信道引入的失真。 --- 目标读者与特色 本书内容结构清晰，理论推导严谨，兼顾了扎实的数学基础与工程实践。 目标读者： 电子信息工程、通信工程、自动化、声学、信号与系统等相关专业的高年级本科生、研究生，以及需要深入了解数字信号处理技术的系统工程师和科研人员。 本书特色： 1. 理论与实践并重： 每一章节的理论推导后都紧跟具体的工程实例说明。 2. 算法与硬件无关： 专注于算法和数学原理，不局限于特定的DSP硬件平台。 3. 丰富的习题设计： 每章末均附有难度分层的习题，帮助读者巩固理解。 通过对本书的学习，读者将能够熟练掌握数字信号采集、分析、滤波、变换等全套工具链，为解决复杂的实时信号处理问题打下坚实的基础。

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老实说，这本书的阅读体验是一场智力上的马拉松，绝对不是那种可以轻松翻阅的“快餐读物”。它更像是一部需要耐心的史诗。我最开始翻阅时，有那么几章关于指令集架构和流水线设计的部分，简直让我汗毛倒竖。那些关于时序控制和冒险处理的章节，需要我反复阅读、停下来思考，甚至得拿出草稿纸画图来梳理数据通路。作者似乎对读者的基础知识抱有很高的期待，对一些基础概念的铺垫相对简略，直接切入了核心的难题。这对于初学者来说，无疑是一个挑战，我身边有好几位朋友试了几次都放弃了。但正是在这种高强度的思考和挣扎中，我才真正体会到了那种“醍醐灌顶”的快感。当一个原本模糊不清的性能瓶颈问题，在你脑海中因为理解了分支预测的精妙设计而豁然开朗时，那种成就感是无可替代的。它真正锻炼的是你对复杂系统进行分解、抽象和优化的能力，是真正的高阶思维训练。

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如果让我用一个词来概括这本书的风格，那一定是“严谨到极致”。从头到尾，作者似乎都在努力消除任何可能存在的歧义。它的公式推导非常扎实，每一步的数学证明都清晰可见，绝不含糊其辞。我个人非常欣赏这种对科学准确性的执着。它不像市面上某些流行的技术书籍那样，为了追求所谓的“易读性”而牺牲了精确性，导致读者在实际应用中遇到问题时无从下手。这本书的缺点可能恰恰在于此——它要求读者也保持同样的严谨。我注意到一些注释里引用了大量的原始论文，这表明作者在撰写过程中做了极其深入的研究，而非简单的知识搬运。这使得这本书更像是一本参考手册，适合在解决特定技术难题时随时翻阅，去验证自己理解的准确性。

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这本书的案例选择和深入程度，让我感到非常惊喜。它没有停留在教科书式的理论介绍上，而是大量引入了业界主流处理器设计中的实际考量和权衡。比如，在讨论内存层级结构时，作者没有仅仅介绍L1/L2/L3缓存的区别，而是详细对比了不同厂商在缓存替换策略上的差异化实现，甚至讨论了功耗与延迟之间的微妙平衡点。这种“理论联系实际”的写法，让冰冷的硬件概念瞬间鲜活了起来。我特别喜欢它对虚拟化技术在硬件层面支持的阐述，那部分内容深入浅出地解释了硬件辅助全虚拟化是如何提升效率的，对于想从事云计算底层优化的人来说，简直是如获至宝。读完这部分，我再去看任何关于虚拟化性能的报告时，都能立刻洞察到背后的硬件限制和优化空间，这种视角上的提升是巨大的。

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这本书的排版和索引设计，体现了出版方对专业读者的尊重。页边距的处理得当，留白适中，既保证了阅读的舒适度，又没有浪费空间。最让我赞赏的是它的跨引用系统——每当引入一个新术语或相关概念时，作者都会清晰地标注出它在书中其他章节的对应位置。这在处理像并行处理这样互相交织的概念时显得尤为重要，大大减少了读者在不同章节间来回翻找的时间。虽然全书篇幅巨大，但得益于细致的章节划分和详尽的术语索引，我从未感到迷失方向。它不是那种看完一遍就可以束之高阁的书，更像是一套工具箱，每一次打开，都会因为我自身经验的增长，而发现新的、之前未曾注意到的精妙之处，发掘出更多的价值。

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这本书的封面设计得非常沉稳大气，那种深蓝配上银灰色的字体，一看就知道是本硬核的技术书籍。我刚拿到手的时候，就被它厚实的纸张和精致的印刷工艺吸引住了。那种略带磨砂的触感，拿在手里沉甸甸的，让人立刻感受到内容的份量。我最欣赏的是它在内容组织上的清晰脉络，从最基础的冯·诺依曼模型讲起，逐步深入到现代处理器的并行处理、缓存一致性等复杂概念。作者的叙述方式非常注重逻辑推导，不急不躁，每一步的原理都解释得非常到位，不像有些教材那样堆砌公式，而是真正把“为什么”讲明白了。阅读过程中，我常常需要对照着图示去理解那些数据流的走向，那些精细的结构图简直是艺术品，每一个细节都服务于概念的阐释。这本书的价值不仅仅在于知识的传授，更在于它塑造了一种严谨的系统思维方式，让你不再满足于停留在应用层的理解，而是渴望探究底层硬件是如何高效运作的。我感觉自己就像一个工程师，正在亲手拆解一个复杂的机器，每一个齿轮的咬合都清晰可见。

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讲得算简明扼要，适合初学者。

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本科时代的教材，作者是我们授课老师，2009年仙游，交大的计算机系当时软件强、硬件弱，胡老师是为数不多能讲计算机体系结构的老师。

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本科时代的教材，作者是我们授课老师，2009年仙游，交大的计算机系当时软件强、硬件弱，胡老师是为数不多能讲计算机体系结构的老师。

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