微机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力出版社

作者:姚万业

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2003-12-1

价格:30.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787508312767

丛书系列:

图书标签:

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《计算机体系结构与设计原理》 内容简介 本书旨在为读者提供计算机系统深层次的、体系化的知识框架，聚焦于现代高性能计算系统的核心设计思想、关键技术及其背后的理论基础。它并非一本介绍具体指令集操作或底层编程技巧的入门手册，而是深入剖析计算机如何从物理实现层面演变为高效处理复杂任务的复杂系统的学术专著。本书强调结构与功能之间的内在联系，是理解当代计算设备运行机制的基石。 全书内容组织遵循从宏观到微观，再到系统集成的逻辑顺序，覆盖了计算机工程领域中最为关键的几个模块。 第一部分：计算模型与指令集架构（ISA）的哲学 本部分首先建立理论基础，探讨不同计算模型（如冯·诺依曼、哈佛、数据流模型）的优势与局限性。随后，我们将深入研究指令集架构（ISA）的设计哲学。这不仅仅是罗列寄存器和操作码，而是探讨如何平衡指令集的复杂性（CISC）与精简性（RISC）之间的取舍。我们将分析现代ISA（如x86-64和ARMv8）在应对功耗限制、向量化处理以及安全隔离方面的设计决策。重点剖析延迟槽、条件码的维护机制，以及如何通过指令集的演化来支持操作系统和虚拟化技术的效率需求。理解ISA是软件与硬件有效沟通的桥梁，本部分将揭示这条桥梁是如何被精心构建的。 第二部分：CPU核心设计——流水线、超标量与乱序执行 这是本书的核心章节之一，专注于中央处理单元（CPU）内部的性能驱动机制。我们将详细解析指令流水线的深度、分支预测器的结构及其对性能的影响。不同于简单的五级流水线模型，本书将呈现现代微处理器中复杂的多发射、乱序执行（OoOE）引擎的内部工作原理。读者将学习到重排序缓冲区（ROB）、保留站（Reservation Stations）以及加载/存储队列（LSQ）是如何协同工作，以最大限度地隐藏内存访问延迟和指令级并行性（ILP）。我们还将探讨写后读（WRW）、读后写（RFW）等数据相关性的识别与处理技术，以及硬件容错机制（如Speculation与Recovery）。此外，对于SIMD（单指令多数据）和向量处理单元的架构及其在高性能计算（HPC）中的应用，也将进行详尽的论述。 第三部分：存储系统——层次结构与缓存一致性 现代计算机的性能瓶颈日益集中于数据传输而非纯粹的计算速度。本部分致力于系统地阐述存储层次结构的设计。我们将从底层SRAM和DRAM的工作原理出发，分析多级缓存（L1, L2, L3）的组织方式——包括直接映射、组相联和全相联的优劣势。读者将深入理解缓存替换策略（如LRU的硬件实现）、写策略（写直达与写回）以及如何通过硬件预取机制来优化数据访问。更进一步，本书将详细探讨多核系统中缓存一致性协议的复杂性。我们将剖析MESI、MOESI等协议的细节，以及如何通过总线嗅探（Snooping）或目录（Directory-based）机制来确保共享数据的正确性，这是构建可扩展多处理器系统的关键。 第四部分：内存管理与虚拟化 本部分聚焦于操作系统与硬件如何协作，提供一个安全、高效的内存抽象层。我们将深入研究内存管理单元（MMU）的结构，包括页表（Page Table）的组织、多级页表的转换过程，以及TLB（转换后援缓冲器）的缓存机制和性能影响。虚拟内存的硬件支持如何实现进程隔离、内存保护，以及大页（Huge Pages）的应用，都是本部分的重点。此外，对于系统虚拟化，我们将剖析硬件辅助虚拟化技术（如Intel VT-x和AMD-V）如何通过修改CPU状态和特权指令的捕获与注入机制，实现对客户机操作系统的高效管理，这是现代云计算和服务器虚拟化环境的基石。 第五部分：并行处理与系统互连 随着摩尔定律放缓，并行化成为提升系统吞吐量的主要途径。本部分讨论了从片上多核（CMP）到大规模并行处理（MPP）的架构演变。我们将分析共享内存多处理器（SMP）和分布式内存系统的设计差异。重点关注高性能互连网络（Interconnects）的拓扑结构（如Mesh、Torus、Fat Tree）及其路由算法。对于大规模系统，我们还将探讨NUMA（非统一内存访问）架构下的内存访问延迟与性能优化策略，以及硬件事务内存（HTM）等新兴并发控制机制的探索。 目标读者 本书适合于计算机科学、计算机工程、电子工程等专业的高年级本科生、研究生，以及希望深入理解现代处理器、服务器乃至超级计算机底层机制的专业工程师和研究人员。它要求读者具备一定的数字逻辑和汇编语言基础，但侧重于架构层面的分析而非具体的编码实践。通过阅读本书，读者将能够独立分析和评估不同计算系统的设计选择，为未来的硬件创新打下坚实的理论基础。

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我最近沉迷于一本讲解**数据结构与算法**的宝典，这本书的叙事风格简直太“野”了！它完全摒弃了传统教科书那种严肃刻板的腔调，更像是一位经验丰富的老程序员在跟你促膝长谈，分享他多年踩坑得来的经验教训。谈到链表时，作者没有直接给出C语言或Java的代码模板，而是先用了一个**“丢失的钥匙串”**的故事来引出指针操作的危险性，把“野指针”的后果描述得惊心动魄，让我瞬间理解了为什么必须谨慎处理内存地址。算法部分的处理更是独树一帜，对于**动态规划**这种公认的难点，他没有直接上“最优子结构”和“重叠子问题”的定义，而是先抛出一个著名的背包问题，然后带领读者一步步“手工模拟”解题过程，把状态转移方程的建立过程写得如同侦探破案一般层层递进，让人忍不住想跟着他一起把每一步都算明白。书中的习题设计也很有意思，它们不是简单地让你实现某个标准算法，而是增加了一些“变种”和“陷阱”，逼迫你真正理解算法背后的核心思想，而不是死记硬背。读完后感觉自己像是经过了一场高强度的智力马拉松，虽然累，但思维的敏捷度和解决问题的信心指数绝对是直线上升。这本书，绝对是算法爱好者的心头好，它教会的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这么做”。

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关于**现代操作系统内核设计与实现**的这本著作，其严谨程度和对细节的把握令人叹服，它简直就是一本写给未来系统工程师的“武功秘籍”。我尤其欣赏作者对**进程调度算法**的剖析，他没有停留在理论课本上对FCFS、SJF、RR这些经典算法的简单描述上，而是深入剖析了Linux内核中 CFS (Completely Fair Scheduler) 的核心思想。作者通过大量的伪代码和流程图，详细展示了虚拟运行时（vruntime）的概念是如何实现“公平性”的，并且还穿插了对实时调度（如SCHED_FIFO）的讨论，清晰地界定了不同调度策略的应用场景和性能权衡。更精彩的是，它对**内存管理模块**的讲解，特别是虚拟内存到物理内存的映射过程，作者使用了**“多级页表 + TLB 缓存”**的结构作为核心模型，清晰地解释了为什么现代CPU需要硬件支持来加速地址翻译，以及TLB的命中与失效对系统性能的巨大影响。对于**I/O子系统**，书中对中断处理机制和系统调用的上下文切换过程的描述，详尽到令人发指，每一个寄存器状态的变化都被精确记录，让你仿佛真的站在内核态的视角去观察系统的运行。这本书对于想深入理解计算机底层是如何“呼吸”的读者来说，是不可替代的宝藏。

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这本关于**高等线性代数与几何学**的教材，风格显得格外**古典而优雅**。它不像很多理工科教材那样追求“快而全”，而是非常注重数学美的展现和概念的逻辑自洽。开篇对向量空间和线性映射的定义，作者花费了大量的笔墨去铺垫，他从欧几里得几何空间谈起，逐步抽象到抽象向量空间，这个过渡过程极其平滑，让人能自然而然地接受新的数学结构。书中对**特征值与特征向量**的讲解尤其出色，作者没有急于给出计算方法，而是先从“线性变换下保持方向的向量”这一几何直观意义入手，将代数问题转化为几何语言。随后引入的**奇异值分解（SVD）**部分，更是将复杂的矩阵分解过程描绘成对空间的“拉伸、旋转和压缩”的几何操作，使得SVD不再是一个冷冰冰的公式，而是一个充满几何意义的操作。书中的证明部分，遵循了严格的逻辑推理链，每一步推理都清晰地标明了所依据的定理或公理，非常适合那些追求数学严谨性的学习者。读这本书，就像是欣赏一件精心雕琢的艺术品，它不仅教会你如何计算，更重要的是培养你对数学结构和内在美感的深刻理解。

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我最近拜读了一本关于**经典文学名著鉴赏与文化背景**的深度分析集，它带给我的是一场跨越时空的文化之旅。这本书的视角非常独特，它拒绝了纯粹的文学批评术语堆砌，而是将每一部名著都放置在它诞生的历史、社会和哲学土壤中进行审视。例如，在探讨十八世纪的社会变革时，作者如何细腻地将**狄更斯作品**中对工业革命时期底层人民的描写，与当时的工厂法案和城市规划进行对照分析，让人物的悲剧命运立刻有了深刻的时代注脚。这本书的语言极富感染力，它充满了细腻的观察和人文关怀，读起来完全没有枯燥感。对于人物形象的解读，它往往能挖掘出超越文本本身的心理动机，比如对**陀思妥耶夫斯基笔下人物**的分析，简直是心理学与文学的完美结合，将人的道德挣扎和精神困境刻画得入木三分。此外，书中还穿插了大量关于不同文化中“英雄原型”的比较研究，比如东方与西方的叙事差异，极大地拓宽了我的文化视野。这本书最大的价值在于，它教会了我如何“带着问题”去阅读经典，让每一部作品都不再是孤立的文本，而是那个时代最真实的声音的浓缩。

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这本关于**电路基础与模拟电子技术**的书简直是我的救星！我一直觉得电子学那些复杂的公式和元器件像天书一样，但作者的讲解方式彻底颠覆了我的认知。他没有直接堆砌深奥的理论，而是从最基础的欧姆定律和基尔霍夫定律讲起，用大量生活化的例子来解释电流、电压、电阻这些概念。比如，他把电路比作城市的交通系统，电阻就是路口的拥堵，这样一类比，抽象的东西立马变得清晰可见。尤其让我印象深刻的是关于晶体管的部分，本来以为要啃好几页晦涩的半导体物理知识，结果作者用**水泵和阀门**的类比，非常形象地阐述了PN结的单向导通特性和放大作用。书中的插图设计也极为考究，不像其他教材那样枯燥的黑白线条，而是使用了彩色的示意图，把不同信号的流向和电平变化展示得淋漓尽致。虽然书名叫“基础”，但它对**放大电路、反馈和振荡原理**的剖析深度却远超同类教材，讲解逻辑链条极其严密，每一步推导都考虑到了读者的思维跳跃点，让人读起来丝毫没有负担，却能扎扎实实地构建起对整个模拟电子世界的认知框架。读完这部分内容，我对如何搭建一个简单的音频放大器都有了大致的思路，这在以前是完全不敢想象的。

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