微电脑结构分析初步 (平装)

微电脑结构分析初步 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国建筑工业出版社
作者:莱夫特(Lefter)
出品人:
页数:392 页
译者:凌崇光
出版时间:1992年09月
价格:13.05
装帧:平装
isbn号码:9787112014453
丛书系列:
图书标签:
  • 微型计算机
  • 计算机体系结构
  • 微处理器
  • 汇编语言
  • 计算机硬件
  • 数字逻辑
  • 计算机基础
  • 电子工程
  • 教材
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具体描述

《微电脑结构分析初步》是由中国建筑工业出版社出版的。

《微电脑结构分析初步》:深入解析当代计算基石,点亮数字世界底层逻辑 在这个信息爆炸、技术飞速迭代的时代,我们每时每刻都与微电脑的强大能力打交道。从智能手机的便捷通讯,到个人电脑的强大处理能力,再到嵌入式系统中默默奉献的“大脑”,微电脑无处不在,深刻地改变着我们的生活方式和社会运转。然而,在这看似寻常的便捷背后,隐藏着一套精妙绝伦的内部运作机制。理解微电脑的“骨骼”与“脉络”,洞悉其“思维”方式,不仅是计算机科学专业学生的必修课,更是任何渴望深入理解数字世界底层逻辑的探索者不可或缺的知识。 《微电脑结构分析初步》正是这样一本旨在为您揭开微电脑神秘面纱的入门之作。它并非罗列枯燥的技术参数,也不是空泛的概念堆砌,而是以严谨的逻辑、清晰的脉络,引导读者一步步走进微电脑的核心,理解其精巧的设计理念和运作原理。本书将从最基础的构建单元出发,层层深入,直至勾勒出完整的微电脑系统蓝图,让您在掌握扎实理论知识的同时,也能领略到计算机工程的魅力所在。 宏观视角:构建微电脑世界的基石 在本书的开篇,我们将为您勾勒出一幅宏观的微电脑系统图景。您将了解到,一台微电脑并非简单的“一个整体”,而是由一系列相互协作、功能各异的部件有机组合而成。我们将重点阐述中央处理器(CPU)作为微电脑的“大脑”,是如何进行指令的读取、解码、执行,以及如何与内存、输入输出设备进行高效交互的。您将初步认识到,CPU内部的逻辑门电路、寄存器、运算逻辑单元(ALU)等关键组成部分,它们是如何协同工作,完成亿万次的计算任务的。 此外,内存的重要性也将得到充分的强调。内存不仅是CPU的“工作台”,更是程序运行和数据存储的场所。本书将详细介绍不同类型的内存(如RAM和ROM),以及它们在微电脑中的角色和工作原理。您将理解,数据是如何在CPU与内存之间来回传递的,以及内存的容量和速度对整个系统性能的影响。 指令集架构:微电脑的“语言”与“规则” 每一台微电脑,无论其外观如何差异,其内部都遵循着一套特定的“语言”和“规则”,这便是指令集架构(ISA)。ISA定义了CPU能够理解和执行的指令集合,也规定了数据在CPU和内存之间的传输方式。本书将为您深入剖析两种主流的指令集架构:精简指令集计算机(RISC)和复杂指令集计算机(CISC)。您将了解到它们的设计哲学、优缺点,以及在不同应用场景下的适用性。 通过对指令格式、寻址方式、指令流水线等概念的讲解,您将能够理解CPU是如何解析并执行一条条指令的。这部分内容将是理解微电脑工作原理的关键,它将帮助您从微观层面洞察CPU如何将抽象的程序代码转化为实际的物理动作。 存储器层次结构:效率与成本的智慧平衡 在微电脑的世界里,存储器并非只有一个速度和容量的尺度。为了在性能和成本之间取得最佳平衡,微电脑采用了精妙的存储器层次结构。本书将带领您探索从高速、小容量的寄存器,到中速、中容量的缓存(Cache),再到低速、大容量的主内存(RAM),直至最慢、最大容量的外部存储设备(如硬盘、固态硬盘)。 您将深入了解缓存的工作原理,例如缓存的命中率、写策略等,这些都是影响CPU访问数据速度的关键因素。通过理解存储器层次结构,您将能更深刻地体会到计算机系统设计的智慧,以及它是如何通过巧妙的组织方式来提升整体运行效率的。 输入输出(I/O)系统:连接数字世界与物理现实的桥梁 一台微电脑的强大之处,不仅在于其内部的计算能力,更在于它如何与外部世界进行信息交换。输入输出(I/O)系统便是连接数字世界与物理现实的桥梁。本书将详细介绍各种常见的I/O设备,如键盘、鼠标、显示器、打印机、网卡等,以及它们与微电脑的连接方式和工作原理。 您将了解到,CPU是如何通过I/O控制器与外部设备进行通信的,包括中断机制、直接内存访问(DMA)等技术。这些技术使得CPU能够摆脱繁琐的I/O操作,专注于核心计算任务,从而大幅提升了系统的并发处理能力。 中断与异常:应对意外与异常情况的机制 在微电脑的运行过程中,各种预期的或非预期的事件都可能发生,例如用户按下键盘按键、网络接收到数据包,或者程序执行出错。中断和异常正是微电脑处理这些事件的机制。本书将为您深入解析中断的产生、中断向量表的作用、中断服务程序的执行流程等。 您将理解,中断机制是如何实现对外部事件的及时响应,以及异常处理机制是如何保证程序的健壮性和系统的稳定性。这部分内容将帮助您理解微电脑在处理复杂任务时的鲁棒性。 总线与接口:信息流动的通道与枢纽 微电脑内部的各个组件之间需要通过总线进行信息传递,总线就像是微电脑内部的“高速公路”。本书将介绍不同类型的总线,如数据总线、地址总线和控制总线,以及它们各自的功能。您还将了解到,各种接口标准,如USB、PCIe等,是如何规范了外部设备与微电脑之间的连接,并实现了高速、便捷的数据传输。 通过对总线和接口的深入理解,您将能够更清晰地勾勒出微电脑内部信息流动的路径,以及它是如何实现不同模块间的协同工作的。 汇编语言与机器码:理解最底层的指令 尽管我们日常使用的是高级编程语言,但微电脑最终执行的是机器码,即由一系列二进制指令组成的序列。本书将引导您初步接触汇编语言,这是一种更接近机器码的低级编程语言。通过学习简单的汇编指令,您将能更直观地理解CPU是如何一步步执行程序的。 虽然本书的重点在于结构分析,但对汇编语言的初步了解,将极大地加深您对微电脑底层运作的理解,让您不再仅仅停留在抽象的程序层面,而是能够触及到最根本的计算执行过程。 实操与案例分析:理论与实践的结合 为了帮助读者更好地消化理论知识,本书还将穿插一些简明的实操指导和案例分析。这些内容可能涉及如何通过简单的工具观察CPU的工作状态,如何通过模拟器来理解指令的执行过程,或者分析一些常见的系统性能瓶颈的成因。通过这些实践性的环节,您将能够将书本上的理论知识与实际应用场景相结合,从而获得更深刻的理解和更强的动手能力。 结语 《微电脑结构分析初步》是一次引人入胜的探索之旅,它将带您从宏观到微观,从整体到局部,系统地理解一台微电脑是如何构建、如何运作的。本书致力于为您打下坚实的理论基础,激发您对计算机科学更深层次的兴趣。无论您是初学者,还是希望巩固基础知识的进阶者,本书都将是您在数字世界中探索未知、洞悉本质的得力助手。掌握了微电脑的底层逻辑,您将能更从容地驾驭日益复杂的数字技术,更深入地理解这个由代码和数据构建的精彩世界。

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读后感

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用户评价

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说实话,这本书的装帧和排版给我的阅读体验增色不少。平装版本的纸张质量很好,长时间阅读下来眼睛不太容易疲劳,这一点对于这种需要长时间专注于复杂图表的书籍来说非常重要。页边距的处理也很合理,方便读者在阅读时进行批注和画图辅助理解。内容上,我感觉作者非常注重知识的连贯性和逻辑的严密性,从逻辑门到微指令的实现,再到中断处理流程,整个脉络清晰得像一条拉直的绳子,没有丝毫的拖泥带水。我印象特别深刻的是关于中断响应机制的章节,作者用极其精炼的语言阐述了上下文切换的开销和优化方法,这在很多其他资料中常常被一带而过。这本书的深度在于它能捕捉到那些隐藏在宏大架构叙事之下的微小但关键的工程细节,比如缓存一致性协议的几种常见变种及其在多核环境下的影响,这些内容是真正体现作者功力的部分。

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这本《微电脑结构分析初步》着实让我这个刚踏入计算机科学大门的菜鸟感到既兴奋又有些迷茫。书的内容编排得很系统,从最基础的二进制和逻辑门讲起,层层递进,让我能比较平稳地过渡到复杂的CPU内部结构。我尤其喜欢作者在讲解寄存器和ALU(算术逻辑单元)工作原理时那种深入浅出的方式,仿佛我正拿着一块放大镜,一窥那些晶体管是如何协同工作的。书中穿插的那些经典案例和图示,简直是救命稻草,让抽象的理论变得具体可感。比如,当讲到指令集架构(ISA)时,它不仅仅是罗列一堆指令代码,而是结合了不同历史时期处理器的演变,让我理解了为什么今天的处理器会采用这样的设计哲学。当然,对于像我这样没有扎实硬件基础的人来说,初次接触时还是需要极大的耐心,有些涉及到时序图和流水线的部分,我得反复阅读好几遍才能勉强跟上作者的思路。总的来说,它为我构建了一个坚实的底层认知框架,虽然深度上可能还有待挖掘,但作为“初步”入门,它无疑是称职且富有启发性的。

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这本书的视野比我预期的要开阔得多。它并非局限于介绍某一代特定的处理器,而是致力于构建一个通用的“结构分析思维模型”。它成功地将数字电路、系统结构和性能评估这三个看似不相关的领域无缝衔接起来。例如,它在讨论乘法器的实现时,不仅仅停留在电路层面,而是立刻跳转到在给定指令周期内如何通过算法优化来提升整体运算速度,这种跨领域的联想能力是这本书给我的最大启发。作者在行文中偶尔会引用一些工业界的实际限制和权衡,比如功耗墙和散热问题是如何反向影响结构设计选择的,这让这本书的内容更具现实意义,而非空中楼阁般的理论推演。对于我个人而言,它让我开始用“系统集成”的眼光去看待每一个组件,理解任何一个看似独立的模块,其实都是为了服务于整个系统的性能目标而存在的。这本书是理解现代计算设备复杂性的优秀钥匙。

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读完这本书,我最大的感受是作者的学术严谨性达到了相当高的水准。这本书显然是为那些已经有一定微机原理基础,希望深入理解现代处理器设计哲学的人准备的。它的论述风格非常内敛、精准,几乎没有多余的煽情或口水话,每一个句子似乎都承载着重要的信息量。我特别欣赏它对存储器层次结构(Cache、主存、虚拟内存)的剖析,不仅详细描述了工作机制,还引入了性能分析的数学模型,这对于想要进行系统优化或者深入理解操作系统如何与硬件交互的读者来说,价值极高。书中对总线仲裁和数据传输协议的讲解,也远超一般教材的广度,几乎涵盖了从并行到串行的各种主流实现方式的优缺点对比。唯一的“缺点”,也许就是对于零基础的读者来说,门槛设置得过高了,很多概念需要读者自己去查找背景知识才能完全消化。它不是一本“读起来轻松”的书,而是一本需要“坐下来啃”的教科书,但一旦啃下来,收获绝对是实打实的硬核知识。

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这本书的实操性绝对值得称赞,这完全不像一本纯粹的理论书籍。作者巧妙地将理论分析与具体的实验设计思路结合在了一起。例如,在讲解指令流水线时,书中给出的不仅仅是理论模型,还有如何通过软件模拟来观察冒险(Hazard)产生的具体条件和消除策略的思路。这对我来说,将书本上的知识落地到实际项目设计中提供了清晰的路线图。我特别喜欢它对不同RISC和CISC架构的对比分析,它不是简单地介绍各自的特点,而是深入到指令编码的效率、功耗和编译器的优化难度等多个维度进行交叉对比,这种多维度的审视视角,极大地拓宽了我的设计思路。虽然书中没有直接提供完整的代码示例,但它提供的“分析框架”和“设计原则”比代码本身更有价值,因为它教会你如何思考问题,而不是直接给出答案。对于那些想设计自己的嵌入式系统或者尝试硬件描述语言(HDL)实现的工程师来说,这本书提供了一个极佳的理论基石。

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