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出版者:西北工業大學齣版社

作者:史新福 編

出品人:

頁數:481

译者:

出版時間:2003-1

價格:35.00元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787561215890

叢書系列:

圖書標籤:

• 微型計算機
• 計算機原理
• 應用技術
• 微機原理
• 計算機基礎
• 電子技術
• 數字電路
• 嵌入式係統
• 硬件
• 軟件

現代電子技術基礎與集成電路設計 本書聚焦於電子信息時代的基石——現代電子技術的基礎理論、核心器件原理及其在現代集成電路設計中的應用。 第一部分：電子技術基礎與半導體器件物理 第一章：電學基礎與電路分析的深化 本章從電磁場理論的基礎齣發，係統迴顧並深化瞭電路理論中的節點電壓法、網孔電流法等經典分析工具在處理復雜電路網絡時的應用。重點探討瞭交流穩態分析中的相量法、頻率響應的概念，並引入瞭瞬態響應分析中的拉普拉斯變換方法，為理解動態電路行為奠定數學基礎。此外，深入剖析瞭非綫性元件（如二極管、晶體管）的等效電路建模，這是後續分析的基礎。 第二章：半導體物理與PN結理論 本章詳細闡述瞭半導體材料的物理特性，包括本徵激發、載流子濃度、費米能級等概念。基於能帶理論，解釋瞭P型和N型半導體的摻雜機製及其導電特性。核心內容在於PN結的形成、勢壘區、以及在不同偏壓下的伏安特性麯綫的物理機製。深入討論瞭雪崩擊穿和齊納擊穿的微觀過程，為器件可靠性分析提供理論支撐。 第三章：晶體管核心——BJT與MOSFET的工作原理 本章是器件篇的重點。首先，對雙極性結型晶體管（BJT）的結構、工作區（截止、放大、飽和）進行瞭詳盡的分析，闡述瞭Ebers-Moll模型在小信號分析中的應用。隨後，重點轉嚮金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET），這是現代集成電路的絕對核心。詳細解析瞭MOS結構（C-V特性）、閾值電壓的確定、以及增強型和型耗盡型MOS管的I-V特性麯綫。特彆關注瞭短溝道效應、亞閾值導電等現代MOS器件麵臨的物理挑戰。 第四章：反饋、振蕩與功率放大技術 本章討論瞭負反饋在放大電路中的重要性，分析瞭反饋對增益、帶寬、輸入輸齣阻抗的影響，並引入瞭波特圖進行頻率穩定性分析。緊接著，深入探討瞭振蕩電路的原理，包括正弦振蕩器（如文氏橋、相移振蕩器）和非正弦振蕩器（如多諧振蕩器）的設計與分析。最後，對功率放大器的效率、綫性度（交叉失真、削波失真）進行瞭深入研究，並對比瞭A類、B類、AB類及D類放大器的特性。 第二部分：模擬集成電路設計與分析 第五章：運算放大器（Op-Amp）的理想與非理想特性 本章以理想運放模型為基礎，快速掌握其在加法、積分、微分等基本運算中的應用。隨後，全麵轉嚮非理想運放的分析，包括輸入失調電壓、共模抑製比（CMRR）、開環增益滾降、壓擺率（Slew Rate）等關鍵參數的物理來源及其對電路性能的影響。 第六章：運放的頻率補償與穩定性 為保證負反饋放大器在全頻帶內的穩定性，頻率補償至關重要。本章詳細介紹瞭幾種主要的頻率補償技術，如密勒補償和開環補償，解釋瞭相位裕度和增益裕度的概念，並使用波特圖直觀展示補償前後電路穩定性的變化。討論瞭高頻條件下由寄生電容引起的非理想行為。 第七章：經典模擬子電路模塊 本章專注於構成復雜模擬IC的基礎模塊： 1. 有源負載與電流鏡： 深入分析瞭二極管連接、簡單電流鏡、加權電流鏡（如鏡像輸入級）的設計原理、失配容忍度以及如何實現精確的電流復製。 2. 輸入級設計： 重點研究瞭差分放大器的結構（包括共源共基、摺疊式共源共基），分析瞭其抑製共模信號的能力，並討論瞭如何優化輸入級以獲得低失調電壓和高共模抑製比。 3. 輸齣級： 研究瞭推挽輸齣級的偏置技術，旨在提供足夠的驅動能力同時保持較低的靜態功耗。 第八章：數據轉換器原理（ADC與DAC） 數據轉換是模擬與數字世界交互的橋梁。本章係統介紹瞭數模轉換器（DAC）的原理，對比瞭二進製加權型和R-2R梯形網絡結構的優缺點。在模數轉換器（ADC）部分，詳細分析瞭串行逼近型（SAR）、雙積分型以及流水綫型ADC的結構、轉換速度和量化誤差，並解釋瞭有效位數（ENOB）的概念。 第三部分：數字電子學與邏輯電路 第九章：數字係統基礎與布爾代數 本章迴歸離散信號世界，係統闡述瞭數字邏輯的數學基礎——布爾代數。詳細介紹瞭邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）的工作原理、真值錶和符號。重點講解瞭邏輯函數的化簡方法，包括卡諾圖（K-map）和Quine-McCluskey方法，這是設計高效組閤邏輯電路的前提。 第十章：組閤邏輯電路設計與應用 本章涵蓋瞭實現復雜功能的組閤邏輯電路：編碼器、譯碼器、多路選擇器（MUX）和數據分配器（DEMUX）的結構和應用。深入分析瞭加法器（半加器、全加器）和算術邏輯單元（ALU）的設計，為構建中央處理器的算術功能奠定基礎。 第十一章：時序邏輯電路與存儲元件 時序邏輯是數字係統的“記憶”所在。本章從最基本的鎖存器（Latch）講起，過渡到具有時鍾控製的觸發器（Flip-Flop，如D, JK, T觸發器）。詳細分析瞭主從結構的工作機製、時序約束（建立時間$T_{su}$和保持時間$T_h$）。隨後，講解瞭由觸發器構成的寄存器、移位寄存器（用於延遲和數據處理）以及異步和同步計數器的設計與模數擴展。 第十二章：可編程邏輯器件（PLD）概述 本章簡要介紹瞭可編程邏輯陣列（PLA）、可編程陣列邏輯（PAL）以及更復雜的現場可編程門陣列（FPGA）的基本結構。解釋瞭這些器件如何通過熔絲或反熔絲技術實現用戶自定義邏輯功能，以及它們在快速原型開發和係統定製中的優勢。 全書特色： 本書強調理論與實踐的結閤，深度剖析瞭從基礎半導體物理到復雜係統模塊的演進路徑，力求為讀者建立一個全麵、深入的現代電子係統設計思維框架。 --- （此書內容側重於半導體物理、模擬/射頻電路設計（運放、數據轉換器）和傳統數字邏輯設計，與微型計算機的指令集、存儲器組織、總綫結構、微處理器體係結構等內容存在顯著差異。）

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這本書的結構安排充滿瞭作者獨特的個人趣味，它不是按照傳統的“從底層到高層”或“從理論到實踐”的綫性模式來組織的，而是像一個主題展覽，不同章節之間跳轉性很強。某一章可能還在深入探討操作係統內核的上下文切換機製，下一章卻突然轉嚮瞭網絡應用層的安全漏洞分析，中間缺少足夠的過渡和邏輯銜接。這種“跳躍式”的編排方式，對於已經具備廣闊知識麵的專傢來說，或許能提供一些靈感，因為它能促使思維在不同領域間進行快速聯想。但對於需要係統化學習知識體係的讀者，比如我，這種結構帶來的睏擾是巨大的。我發現很難建立起一個穩固的知識框架，因為前一個概念的鋪墊往往要等到好幾章之後纔能被完全解釋清楚。舉個例子，書中關於中斷嚮量錶的描述放在瞭整本書的最後，而在此之前的所有關於實時響應的討論，都無法得到一個完整的硬件支撐解釋。這本書更像是作者多年學習筆記的匯編，而非為教學目的精心設計的教材。

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我購買這本書的初衷是想瞭解現代存儲技術的發展趨勢，特彆是固態硬盤（SSD）內部的磨損均衡算法和閃存顆粒的壽命管理機製。坦白說，在這方麵，這本書的錶現隻能算是中規中矩。它確實提到瞭NAND閃存的基本工作原理，包括頁（Page）和塊（Block）的概念，以及垃圾迴收（Garbage Collection）的必要性。但是，這些內容介紹得非常初級，基本上是互聯網上隨便一搜就能找到的科普知識的水平。書中給齣的所有示例代碼，都是基於一種非常老舊的、早已被主流廠商淘汰的接口標準進行模擬的。我嘗試著去尋找關於TRIM命令的底層實現細節，或者更高級彆的FTL（閃存轉換層）架構設計，但這些關鍵的、體現“應用技術”深度的內容，在全書中幾乎絕跡。更讓人哭笑不得的是，書中花瞭很大篇幅去詳細講解瞭如何使用某種早已停産的並行端口（Parallel Port）進行數據傳輸的匯編級編程，這在今天的技術背景下，顯得非常過時且脫離實際應用場景。總而言之，對於希望跟進前沿存儲技術的讀者，這本書的信息量可能已經嚴重滯後瞭。

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這本書的排版和印刷質量確實無可挑剔，紙張的厚度和光潔度都達到瞭高品質齣版物的標準，長時間閱讀下來眼睛的疲勞感也減輕瞭不少。在涉及圖形學和並行計算的部分，作者引入瞭幾種不同的並行處理模型，並對比瞭它們在特定計算任務上的性能差異。我個人對這些對比分析比較感興趣，作者試圖用一種清晰的對比錶格來展示不同架構的優劣，這一點做得非常到位，邏輯脈絡清晰，讓人一目瞭然。然而，這種對比往往停留在理論層麵，缺乏實際的基準測試數據來佐證。例如，當比較SIMD（單指令多數據流）與SIMT（單指令多綫程）的效率時，書中給齣的性能增益百分比似乎有些理想化，沒有充分考慮到內存訪問延遲、緩存未命中率等實際運行中的主要瓶頸因素。我總感覺作者在撰寫這些部分時，更多是基於教科書上的理想模型，而非經過嚴格驗證的實驗結果。因此，在采納書中的性能建議時，我需要持保留態度，並深知實際部署中可能會遇到遠超書本描述的復雜性。

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這本書的封麵設計著實吸引人，色彩搭配得非常和諧，那幾個小圖標也設計得很有匠心，讓人一眼就能感受到這是一本技術類書籍。我最初是衝著這個封麵買的，心想既然封麵設計得如此專業，內容想必也不會差到哪裏去。翻開扉頁，字體排版工整，布局清晰，給人一種嚴謹的感覺。不過，當我真正開始閱讀後，纔發現這本書的側重點似乎有些齣乎我的意料。它在軟件工程和高級算法的應用方麵花瞭大量的篇幅，尤其是在討論麵嚮對象設計模式時，引用瞭許多我並不熟悉的框架和庫的例子。這對於我這種更偏嚮於硬件底層結構和係統級編程的讀者來說，確實有些“水土不服”。我本期望能看到更多關於CPU流水綫、內存管理單元（MMU）的底層機製的深入剖析，或者至少是關於嵌入式係統開發中常見的實時操作係統（RTOS）選型與調優的經驗分享。然而，書中的大部分內容都在圍繞著如何構建一個健壯的、可擴展的軟件架構展開，雖然這些知識對於現代軟件開發至關重要，但與我理解中的“原理”二字，尤其是與硬件緊密相關的原理，還是有一定距離的。整體來說，這是一本優秀的軟件架構設計指南，但如果期待從中找到硬核的計算機硬件實現細節，可能會感到一絲失望。

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這本書的語言風格非常學術化，幾乎每一句話都充滿瞭嚴謹的定義和精確的術語，這使得它在作為參考手冊時具有極高的權威性。作者在闡述概念時，總是先從數學模型和邏輯推導入手，這一點對於需要進行理論驗證的研究人員來說無疑是福音。我記得在講解網絡協議棧的層次劃分時，作者用瞭整整三頁的篇幅來證明某個特定協議在特定條件下的最優性，這種深度是很多入門級教材望塵莫及的。但是，這種極緻的學術性也帶來瞭另一個問題：對於初學者或者希望快速上手實踐的工程師而言，閱讀起來的門檻未免太高瞭。書中鮮有直觀的圖錶來輔助理解復雜的邏輯流程，大多依靠密集的文字和公式。例如，在描述完一個復雜的硬件邏輯電路後，作者隻是簡單地指齣“其功能等價於……”而沒有提供一個可視化的狀態轉換圖。這使得我在試圖將書中的理論知識與實際操作聯係起來時，常常需要花費大量時間去“翻譯”這些抽象的描述。這本書更像是一部理論教科書，而不是一本實用的應用手冊，它更適閤那些已經在該領域有一定基礎，並希望深入挖掘理論根源的讀者群體。

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