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isbn號碼:9780070038998

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圖書標籤:

• 計算機基礎
• 數字邏輯
• 計算機組成原理
• 計算機體係結構
• 數字電路
• 計算機硬件
• 基礎電子學
• 信息技術
• 高等教育
• 教材

《電子數據處理的原理與實踐》 導言 在信息時代飛速發展的浪潮中，理解我們賴以生存的數字世界的基石——電子數據處理——已變得前所未有的重要。本書《電子數據處理的原理與實踐》旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，剖析構成現代計算核心的 fundamental principles，並探討其在現實世界中的廣泛應用。我們並非僅僅停留於對抽象概念的闡述，而是力求揭示這些原理如何轉化為驅動我們日常生活的強大技術，從智能手機到超級計算機，無處不在。 本書的編寫初衷，是為那些渴望理解數字技術底層運作機製的學習者提供一條清晰的學習路徑。無論您是計算機科學領域的初學者，還是希望深化自身理解的從業者，抑或是僅僅對信息技術充滿好奇的探索者，本書都將為您打開一扇通往數字世界奧秘的大門。我們相信，對電子數據處理原理的深刻理解，不僅能幫助您更好地掌握現有的技術，更能激發您對未來創新的想象與創造。 第一部分：數字邏輯與基本門電路 萬物皆有其根本，電子數據處理的根基深植於數字邏輯。本部分將帶領您走進一個由0和1構成的抽象世界，探究它們如何通過邏輯門電路進行組閤與運算。 二進製數製係統： 我們將從最基本的二進製（Base-2）數製係統開始，解釋它為何成為計算機的語言。您將學習到二進製數的錶示方法、與十進製（Base-10）數製的相互轉換，以及在二進製環境下進行的加、減、乘、除等基本運算。理解二進製是理解所有後續數字邏輯的基礎，就像掌握字母是學習語言的第一步。 布爾代數： 布爾代數（Boolean Algebra）是數字邏輯的數學骨架。我們將介紹其基本概念，如邏輯變量、邏輯運算（AND, OR, NOT）及其真值錶。您將看到，這些看似簡單的邏輯運算，是如何通過組閤來錶達復雜的邏輯關係，並為後續的電路設計奠定理論基礎。 基本邏輯門電路： 基於布爾代數，我們將詳細介紹最基礎的邏輯門電路，包括與門（AND Gate）、或門（OR Gate）、非門（NOT Gate）。您將瞭解它們的符號錶示、工作原理以及它們如何實現特定的邏輯功能。例如，一個與門隻有在所有輸入都為1時，輸齣纔為1，這正是“與”邏輯的體現。 復閤邏輯門電路： 隨後，我們將探討更復雜的邏輯門電路，如與非門（NAND Gate）、或非門（NOR Gate）、異或門（XOR Gate）以及同或門（XNOR Gate）。我們會分析這些復閤門電路的功能，以及它們與基本門電路之間的關係。值得注意的是，與非門和或非門具有“通用性”，即任何邏輯函數都可以僅用與非門或或非門來實現，這在實際電路設計中具有重要意義。 邏輯錶達式與電路化簡： 理解瞭基本門電路的功能後，我們將學習如何將復雜的邏輯需求轉化為邏輯錶達式，並利用布爾代數的代數化簡方法（如卡諾圖）來優化這些錶達式，從而設計齣最精簡、最高效的邏輯電路。這不僅是理論上的練習，更是工程設計中節約成本、提高性能的關鍵。 第二部分：組閤邏輯電路設計 在掌握瞭基本的邏輯門電路後，我們將進一步學習如何將它們組閤起來，構建能夠執行特定任務的組閤邏輯電路。 組閤邏輯電路的定義與特性： 組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入狀態，而與之前的狀態無關。本部分將深入探討這一核心特性，並解釋其在數字係統設計中的應用場景。 編碼器與解碼器： 我們將學習編碼器（Encoder）和解碼器（Decoder）的設計。編碼器負責將多個輸入信號壓縮成一個更短的二進製代碼，而解碼器則相反，將二進製代碼擴展為一組獨立的輸齣信號。例如，鍵盤輸入就是一種編碼過程，而顯示屏驅動則需要解碼器。 多路選擇器（Multiplexer, MUX）與分路器（Demultiplexer, DEMUX）： 多路選擇器允許我們從多個數據輸入中選擇一個，並將其輸齣。分路器則將一個輸入數據流分發到多個輸齣中的一個。這兩個電路在數據路由、信號選擇等方麵扮演著至關重要的角色。 加法器與減法器： 算術運算是數字計算機的核心功能之一。我們將詳細介紹半加器（Half Adder）、全加器（Full Adder）的設計，以及如何構建能夠執行任意長度二進製數加法操作的加法器。在此基礎上，我們還將探討減法器的實現，通常通過二進製補碼運算來實現。 比較器： 比較器（Comparator）用於比較兩個二進製數的相等性或大小關係，並輸齣相應的信號。這在數據排序、條件判斷等場景中非常有用。 第三部分：時序邏輯電路與存儲器 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還與電路之前的狀態（即“記憶”）有關。這是實現計算和存儲的關鍵。 觸發器（Flip-Flop）： 觸發器是時序邏輯電路的基本存儲單元，它能夠記住一個二進製狀態（0或1）。我們將詳細介紹各種類型的觸發器，如SR觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器，以及它們的觸發條件和狀態轉換圖。 寄存器（Register）： 寄存器是由一組觸發器組成的，用於存儲一個或多個二進製字。我們將探討並行加載寄存器、移位寄存器等不同類型的寄存器，以及它們在數據存儲和傳輸中的作用。 計數器（Counter）： 計數器是一種特殊的時序邏輯電路，能夠按照預設的順序計數。我們將學習同步計數器和異步計數器的設計，以及它們在定時、分頻等方麵的應用。 存儲器（Memory）： 存儲器是計算機的核心組成部分，用於長期存儲數據和指令。我們將介紹隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的基本原理，包括它們的工作方式、讀寫操作以及不同類型的RAM（如SRAM和DRAM）和ROM（如PROM、EPROM、EEPROM）。 第四部分：數字係統的組織與結構 將上述的邏輯單元組閤起來，我們就能構建齣功能強大的數字係統。本部分將關注這些組件如何被組織成一個整體，形成我們熟悉的計算設備。 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）： FSM是描述時序邏輯係統的理論模型，它包含一組狀態、狀態之間的轉換以及輸入/輸齣函數。我們將學習如何設計Mealy型和Moore型狀態機，並將其應用於實際的控製邏輯設計。 微處理器（Microprocessor）的組成： 我們將深入剖析微處理器的核心組成部分，包括算術邏輯單元（ALU）、控製單元（CU）、寄存器組以及它們之間的互聯。理解ALU如何執行算術和邏輯運算，以及控製單元如何協調整個處理器的工作流程，是理解計算機執行指令的關鍵。 指令集架構（Instruction Set Architecture, ISA）： ISA是微處理器能夠理解和執行的指令的集閤。我們將討論不同類型的指令（如數據傳輸指令、算術邏輯指令、控製流指令），以及指令的編碼格式。 總綫（Bus）與數據傳輸： 數據在處理器、存儲器和其他外圍設備之間需要通過總綫進行傳輸。我們將介紹地址總綫、數據總綫和控製總綫的功能，以及它們如何協同工作實現高效的數據交換。 輸入/輸齣（I/O）接口： 計算機需要與外部世界進行交互。我們將探討各種I/O接口的設計，以及它們如何連接鍵盤、顯示器、硬盤驅動器等外部設備。 第五部分：高級主題與應用 在本部分的最後，我們將觸及一些更高級的主題，並展望電子數據處理技術的未來發展。 數字信號處理（DSP）： DSP是利用數字技術處理模擬信號的技術，廣泛應用於音頻、視頻處理、通信係統等領域。我們將簡要介紹DSP的基本原理和應用。 可編程邏輯器件（PLD）： PLD，如FPGA（現場可編程門陣列），允許用戶在硬件層麵重新配置邏輯功能，這為快速原型開發和定製化設計提供瞭極大的靈活性。 計算機體係結構的發展： 我們將簡要迴顧計算機體係結構的發展曆程，從早期的馮·諾依曼結構到現代的超標量、多核處理器，以及並行計算和雲計算的興起。 電子數據處理在現代社會的應用： 從嵌入式係統到人工智能，從互聯網通信到科學計算，電子數據處理技術已滲透到我們生活的方方麵麵。我們將列舉一些典型應用，並探討其對社會帶來的深刻影響。 結語 《電子數據處理的原理與實踐》旨在為您提供一個堅實的知識基礎，幫助您理解塑造我們數字世界的復雜而迷人的技術。我們希望本書能夠激發您對計算機科學的進一步探索，並為您未來的學習和職業生涯奠定堅實的基礎。掌握瞭這些 fundamental principles，您將能夠更自信地駕馭技術浪潮，並可能成為下一輪技術革命的驅動者。

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這本《數字計算機基礎》讀起來真讓人頭疼，內容似乎完全聚焦在那些枯燥的邏輯門和布爾代數上，對於一個渴望瞭解現代計算原理的讀者來說，簡直是災難。我本以為會深入探討CPU的工作機製、內存的層級結構，或者至少能講講現代處理器設計中的一些巧妙之處，比如流水綫、緩存一緻性等等。然而，這本書的大部分篇幅都花在瞭對AND、OR、NOT這些基本邏輯運算的冗長闡述上，仿佛我們還在上世紀五十年代的電子工程啓濛課。翻閱起來，就像是在看一本厚厚的、過時的數字電路圖集，充滿瞭教科書式的刻闆和脫離實際的理論堆砌。它完全沒有觸及到任何關於操作係統如何與硬件交互、編譯器如何將高級語言轉化為機器指令的實際操作層麵。如果你想知道現代計算設備是如何在亞微米級彆上實現復雜計算的，這本書恐怕連皮毛都摸不到，它提供的知識深度和廣度，對於任何一個對數字技術懷有好奇心的人來說，都是嚴重不足的，讀完隻感到知識的真空，而不是充盈。

评分☆☆☆☆☆

這本書的作者似乎對“實用性”有著一種近乎偏執的反感。它濃墨重彩地描繪瞭理論上的“完美”數字係統，卻完全迴避瞭現實世界中電子元件的限製、噪聲的影響、功耗問題以及散熱需求等關鍵因素。在閱讀過程中，我不斷地在腦海中提齣疑問：如果我真的要用這些理論去設計一個實際的計算單元，我該如何應對信號延遲？當晶體管工作在不同溫度下，這些邏輯函數的可靠性如何保證？然而，這些現實世界中的“摩擦力”在書中被完全忽略瞭。它提供的是一個真空中的理想模型，一個在任何真實實驗室環境下都無法完美復現的理論構造。這種脫離實際的完美主義，使得這本書的知識顯得有些“失重”，無法真正沉澱為解決實際工程問題的能力。它教你如何構建一個理論上的城堡，卻沒教你如何在地基不穩的土地上把它建造起來。

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說實話，這本書的敘事方式簡直是一場噩夢，它仿佛是為那些對時間順序和邏輯清晰度完全沒有概念的人寫的。每一章的銜接都顯得無比生硬，前一頁還在討論RS觸發器，下一頁就毫無預兆地跳到瞭某種極其晦澀的編碼理論，中間沒有任何平滑的過渡或清晰的邏輯鏈條來引導讀者。我期待的是一種由淺入深、層層遞進的知識構建過程，而不是這種碎片化的信息轟炸。作者似乎認為讀者天生就擁有某種未被言明的背景知識，所以毫不吝嗇地使用瞭大量的專業術語，卻鮮少提供直觀的類比或實際應用場景來佐證其論點。這使得理解過程異常緩慢且充滿挫敗感。想象一下，你正在努力跟上一個思維跳躍的演講者，他不斷拋齣新的概念，卻從不迴頭幫你鞏固前一個概念的理解，就是這種感覺。對於自學或者初次接觸這個領域的同學來說，這本書無疑是一個巨大的路障，它消耗瞭你大量的精力，卻沒能提供相應的迴報。

评分☆☆☆☆☆

最讓我感到不解的是，這本書對現代計算範式的發展趨勢幾乎是完全“失聰”的。它停留在對離散邏輯的深入剖析上，卻對過去三十年間影響計算領域最深遠的進步——比如並行計算架構、GPU的崛起、以及新興的量子計算基礎概念——隻字未提，或者提及時也是蜻蜓點水，缺乏實質性的討論。在這個時代，僅僅掌握基礎的馮·諾依曼結構和基礎門電路是遠遠不夠的，讀者需要瞭解計算能力是如何通過架構創新實現指數級增長的。這本書給人的感覺就像是一本為20年前的工程師準備的教材，充滿瞭曆史的塵埃感。它未能提供一個通往未來計算視野的窗口，而是把我牢牢地鎖在瞭對“過去基礎”的重復確認中，使得這次閱讀體驗在知識更新和前瞻性方麵，顯得極其蒼白和落伍。

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我簡直不敢相信在如今這個時代，還能看到如此缺乏圖形化輔助和實例分析的計算機技術書籍。全書幾乎被密密麻麻的文字和方程式占據，偶爾齣現一兩個示意圖，也小得可憐，模糊不清，根本無法起到應有的輔助理解作用。在學習像時序邏輯或狀態機這樣的概念時，視覺化幫助是至關重要的，它能幫助我們的大腦構建空間模型和流程模型。但這本書完全依賴於純文本描述，這對於任何依賴視覺學習的人來說都是一種摺磨。我不得不自己動手，拿起草稿紙和筆，花費額外的時間去重新繪製那些本該在書中清晰呈現的圖錶，試圖從中理清那復雜的信號流和時序關係。這種額外的“逆嚮工程”讓我極度耗費時間，也極大地削弱瞭閱讀體驗。如果作者能投入更多的資源在排版設計和高質量的圖例上，這本書的價值將會提升一個數量級，但現狀是，它看起來更像是一份未經排版的早期手稿。

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