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出版者:清华大学出版社

作者:张基温

出品人:

页数:267

译者:

出版时间:2004-1

价格:23.00元

装帧:平装

isbn号码:9787302077909

丛书系列:

图书标签:

• 系统
• 大学教科书
• 计算机组成原理
• 计算机体系结构
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 计算机硬件
• 存储系统
• CPU
• 输入输出
• 流水线
• 并行处理

电子信息工程概论：现代电子系统的基石与前沿探索 本书导言 在信息时代的大潮中，电子技术构成了我们日常生活和高新技术产业的坚实基础。从智能手机的精密电路到复杂的航空航天系统，再到驱动人工智能和大数据处理的核心服务器，无不依赖于对电子信息工程原理的深刻理解与巧妙应用。本书《电子信息工程概论》旨在为初学者提供一个全面、系统且深入的知识框架，引领读者从最基本的电学定律出发，逐步迈入现代电子信息系统的复杂殿堂。它并非专注于某一特定领域的深入挖掘，而是致力于搭建起一座连接基础科学理论与工程实践的桥梁，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 第一部分：电磁与电路基础——信息传输的物理载体 本部分是理解所有电子系统运行机制的起点。我们将从电磁场理论的宏观视角切入，阐述电荷、电流、电压、电场和磁场的相互关系，这些是描述信息载体——电信号——行为的根本要素。 1.1 电学基础与基本定律 我们将详尽探讨欧姆定律、基尔霍夫定律（KCL和KVL）的物理意义及其在电路分析中的应用。重点将放在如何运用这些定律建立线性电路模型，分析直流和稳态交流电路中的能量转换与分配。电阻、电容、电感这三大基本无源元件的特性，尤其是在不同激励信号下的瞬态响应和稳态响应，是本章的核心内容。 1.2 信号与系统基础 信息是以信号的形式存在的，因此，对信号本身的理解至关重要。本章将介绍连续时间信号和离散时间信号的表示方法，包括傅里叶级数和傅里叶变换在频域分析中的核心作用。系统理论则提供了分析信号如何通过特定结构（系统）进行处理的数学工具。我们重点介绍线性时不变（LTI）系统的概念、冲激响应、卷积运算，以及拉普拉斯变换和Z变换在系统求解中的优势，为后续的滤波和调制打下理论基础。 1.3 磁学与电磁波传播 电子信息离不开电磁波的辐射与接收。本章将回顾麦克斯韦方程组的物理内涵，阐述电磁场如何相互激发并以波的形式传播。讨论波在不同介质中的传播特性，如反射、折射和吸收，为理解天线设计和高速信号传输中的串扰问题提供必要的物理背景。 第二部分：模拟电子技术——连续信息的处理核心 模拟电子技术是处理和放大连续变化的物理信号的领域，是现代通信、传感器接口和电源管理技术不可或缺的一部分。 2.1 半导体器件物理与特性 深入理解半导体物理是掌握模拟电路的关键。本章将解析P-N结的形成、二极管的单向导电性及其在整流、限幅电路中的应用。随后，重点转向双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的工作原理，分析它们作为放大器和开关元件的特性曲线，并介绍其工作区的划分。 2.2 放大电路分析与设计 放大电路是模拟技术的心脏。我们将分析共射、共集、共基等基本放大组态的直流偏置电路设计与交流信号的小信号模型分析。重点讨论放大器的关键性能指标：增益、输入输出阻抗、带宽以及频率响应。此外，多级放大器的设计方法和负反馈理论在提高电路稳定性和线性度方面的作用也将得到深入探讨。 2.3 运算放大器及其应用 运算放大器（Op-Amp）作为理想化的、高增益的器件，是构建复杂模拟功能模块的基石。本章将详细讲解其内部结构、理想特性，并展示其在反相、同相放大器、加法器、积分器和微分器等基本运算电路中的应用。同时，介绍利用运放构建有源滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫滤波器）的方法，以实现对特定频段信号的选择性处理。 第三部分：数字电子技术——离散信息的逻辑控制 数字电子技术是处理二进制信息的基础，是现代计算机、通信和控制系统的逻辑核心。 3.1 逻辑代数与组合逻辑电路 本章从布尔代数出发，阐述逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的基本功能和符号表示。重点在于使用卡诺图（Karnaugh Map）或逻辑代数化简法对复杂逻辑功能进行最优化设计。随后，介绍组合逻辑电路的常用模块，如编码器、译码器、数据选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）的结构与应用。 3.2 触发器与时序逻辑电路 与组合逻辑不同，时序逻辑电路具有“记忆”功能。本章详细介绍基本锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop，如SR, D, JK, T型）的工作特性，理解其对时钟信号的依赖性。在此基础上，分析和设计由触发器构成的寄存器、计数器（同步与异步）以及移位寄存器，这些是实现数据暂存和序列处理的关键单元。 3.3 脉冲与数模/模数转换 数字系统必须与真实世界的模拟信号进行交互。本章介绍非正弦波（脉冲、方波）的产生与整形电路。核心内容聚焦于数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）的工作原理、类型（如逐次逼近式、双积分式）及其转换精度和速度指标，这是实现数字控制和信号采样的桥梁。 第四部分：信息与通信系统概论 信息系统是信息产生、处理、传输和接收的完整流程。本部分从系统角度审视信息的价值与载体。 4.1 调制与解调基础 为使信号能够在信道中有效传输，必须进行调制。本章区分模拟调制（如AM、FM、PM）和数字调制（如ASK、FSK、PSK、QAM）。深入分析调制对信号带宽、抗噪声能力的影响，并介绍相应的解调技术，确保接收端能准确恢复原始信息。 4.2 编码与信道特性 信息论奠定了通信容量和可靠性的理论极限。我们将介绍信源编码（如霍夫曼编码）以提高信息效率，以及信道编码（如循环冗余校验CRC、卷积码）以增强传输的抗干扰能力。讨论噪声源的分类及其对信号质量的影响，以及香农定理对通信系统性能的指导意义。 4.3 现代通信系统结构 本章将前述的理论知识综合应用于现代通信系统的整体结构中，包括基础的基带传输系统和带通传输系统。简要介绍移动通信、卫星通信和光纤通信等不同应用场景下的系统架构特点，使读者对电子信息工程的广阔应用领域形成初步的认识。 结语 《电子信息工程概论》的构建遵循“由电及信，由简入繁”的逻辑主线。它不仅教授了如何分析电路的工作状态，更重要的是引导读者思考信息在物理世界中如何被编码、处理和可靠地传递。掌握本书内容，即是掌握了理解并参与构建现代电子技术生态系统的基本工具和思维方式。

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说实话，我之前读过几本号称“全面”的计算机底层书籍，结果不是枯燥到让人想睡觉，就是内容过于陈旧，跟不上现在主流处理器的发展趋势。然而，这本《计算机组成原理教程》给我带来了惊喜。它在覆盖传统冯·诺依曼架构的基础上，对现代高性能计算的特性有着独到的见解。我特别欣赏它在多核并行处理和缓存一致性协议上的论述。比如，书中对MESI协议的讲解，不是简单地罗列规则，而是结合实际多处理器系统中的数据同步难题进行剖析，让我明白了为什么需要这些复杂的同步机制。书中的代码示例和伪代码设计得非常精炼，既能展示算法的核心思想，又不会被特定的编程语言语法所束缚。我甚至尝试根据书中的描述，模拟编写了一个简单的Cache替换算法的小程序进行验证，效果出奇地好。这种理论与实践紧密结合的编排方式，极大地提升了我的学习效率和解决实际问题的能力。对于希望从“会用电脑”进阶到“理解电脑”的读者来说，这本书无疑是首选。

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从一个资深程序员的角度来看，市面上大部分教材都过于偏重软件层面，对硬件的理解往往停留在概念层面，缺乏工程实践的深度。但《计算机组成原理教程》成功地填补了这一空白。它对指令集（ISA）的设计哲学进行了深入探讨，让我重新审视了RISC和CISC的优选之道，以及现代处理器如何通过微操作来优化执行效率。尤其是它对I/O系统和中断处理机制的详尽描述，对于理解操作系统内核的工作原理至关重要。我过去调试一些涉及底层驱动或高性能I/O的程序时常常感到困惑，总觉得是“黑箱操作”。这本书提供了清晰的视角，解释了DMA如何绕过CPU高效地传输数据，以及中断向量表的查找过程。这种自下而上的理解，让我在编写高性能代码时，能够更加有意识地去规避硬件瓶颈，最大化系统的吞吐量。这本书的专业性和深度，让它脱离了普通教材的范畴，更像是一本工具手册。

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这本书的排版和语言风格，简直是业界良心！我之前买过一些教材，里面充满了晦涩难懂的专业术语，没有足够的背景知识根本无法理解。而《计算机组成原理教程》的作者显然非常体贴读者，他/她成功地将复杂的逻辑运算和时序控制，用一种近乎讲故事的方式娓娓道来。比如，在描述时序图和控制信号生成时，作者没有直接丢出复杂的真值表，而是先设定一个具体目标（比如完成一次加法操作），然后一步步推导出需要的控制信号，这个过程非常自然流畅。每章末尾的“思考与练习”环节也设计得非常巧妙，它们不是那种简单的概念复述，而是需要综合运用前面知识点才能解决的小挑战，极大地激发了我的求知欲。读这本书的过程就像是跟着一位经验丰富的工程师在实验室里一步步搭建一台计算机，充满了探索的乐趣和成就感。

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这本《计算机组成原理教程》简直是为我量身定做的学习资料。我之前对计算机底层工作原理总是感到一知半解，尤其是那些复杂的逻辑电路和指令集架构，总觉得像隔着一层纱看不透。直到我翻开这本书，那种豁然开朗的感觉真是太棒了。作者的讲解逻辑极其清晰，从最基础的二进制表示法开始，逐步深入到CPU的内部结构、数据通路设计以及存储器的层次结构。特别是关于流水线技术和异常处理的部分，书中通过生动的图示和详实的案例分析，将原本抽象的概念具象化了。我记得有一次我尝试自己画出一条指令从取指到执行的完整流程，遇到数据冲突和冒险问题时非常头疼，但书里的那一节专门讲解如何通过转发和停顿来解决这些问题，简直是醍醐灌顶。它不仅仅停留在理论层面，更重要的是提供了大量的实践指导，让我能够真正理解“计算机是如何思考”的。这本书的深度适中，既能满足初学者的入门需求，也能为有一定基础的学习者提供深入探究的阶梯，我非常庆幸选择了它作为我的入门读物。

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我必须强调这本书在构建系统化知识体系方面的卓越能力。许多学习者在学习过程中容易只见树木不见森林，比如学了存储器就忘了CPU的寄存器，学了指令集就忘了总线结构。但《计算机组成原理教程》始终保持着宏观的视角，它巧妙地将各个子系统——从数据表示、运算器、控制器、存储器到输入/输出——串联起来，形成一个有机的整体。例如，它在讲解存储层次结构时，会立刻联系到指令预取和数据缓存对程序执行速度的影响，这种跨模块的联系，让知识点不再是孤立的碎片。我发现，当我阅读其他更高级别的课程内容时（比如编译原理或操作系统），很多原本模糊不清的概念，如虚拟内存的硬件支持、特权指令的实现等，因为有了这本书打下的坚实基础，瞬间变得清晰明了。这本书真正的价值在于它构建了一个坚不可摧的“底层骨架”，支撑起整个计算机科学的学习大厦。

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看不下去好么！专业课好么！

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