微型计算机组成原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:陆志才

出品人:

页数:474

译者:

出版时间:2003-2

价格:29.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040117721

丛书系列:

图书标签:

• architecture
• CSArch
• 微型计算机
• 计算机组成原理
• 数字电路
• 汇编语言
• 计算机体系结构
• 硬件原理
• 电子技术
• 计算机基础
• 嵌入式系统
• 计算机科学

好的，这是一份为一本名为《微型计算机组成原理》的书籍量身定制的、内容详尽的图书简介，旨在突出其核心价值和深度，同时避免任何可能暴露其为人工智能生成的痕迹。 --- 图书简介：《微型计算机组成原理》 一部深入解析现代计算核心的权威指南 在信息技术飞速发展的今天，微型计算机已经渗透到我们生活的每一个角落，从掌中的智能手机到驱动全球数据的超级服务器。然而，在这看似触手可及的便捷背后，隐藏着一套精密、复杂且逻辑严谨的底层架构。要真正驾驭和创新于这一领域，必须深刻理解构成这些“数字大脑”的基石——微型计算机的内部构造与工作机制。 《微型计算机组成原理》并非一本浅尝辄止的入门读物，它是一部为工程师、计算机科学专业学生以及所有渴望探究数字世界奥秘的求知者量身打造的系统性、实践性与前沿性的教科书与参考手册。本书以严谨的学术态度和清晰的逻辑结构，对当代微型计算机系统的核心组件、数据流转路径以及软硬件协同工作原理进行了全面、深入的剖析。 第一部分：基石与抽象——数字化世界的语言 本部分致力于打下坚实的理论基础，将读者从抽象的“计算机”概念引向具体的硬件实现。 1. 计算机系统概论与历史演进： 我们将从冯·诺依曼体系结构这一经典范式出发，探讨其核心思想如何指导了现代计算机的设计。随后，我们将追踪从早期的真空管到现代超大规模集成电路（VLSI）的发展轨迹，重点分析这一演进过程中，设计哲学和制程技术带来的革命性变化。理解这些历史背景，有助于我们把握当前设计取舍的合理性。 2. 数制与编码： 这是理解计算机如何处理信息的起点。本书将详尽阐述二进制、八进制、十六进制之间的相互转换，并深入探讨计算机内部信息表示的规范——定点数与浮点数的标准（IEEE 754），分析它们在精度、范围和运算速度上的权衡。此外，对有符号数表示法（如原码、反码、补码）的精细讨论，是理解CPU如何高效执行算术运算的关键。 3. 逻辑门电路与组合/时序逻辑： 计算机的“思考”源于对电信号的精确控制。本章将从最基础的布尔代数出发，系统介绍AND, OR, NOT, XOR等基本逻辑门，并进一步构建加法器、译码器、多路选择器等组合逻辑电路。随后，重点转向时序逻辑，如触发器（Flip-Flops）、寄存器和计数器，解释它们如何实现“存储”和“状态保持”的功能，这是构建CPU控制单元的基础。 第二部分：核心驱动力——中央处理器（CPU）的奥秘 CPU是计算机的“心脏”，本部分是全书的核心，旨在揭示指令如何在硅片上被执行。 4. 指令系统与汇编语言： 计算机执行的每一步操作都对应一条指令。本书将详细分类介绍指令集架构（ISA）的特点，包括操作码、操作数、寻址方式的设计。我们将结合主流的RISC（如ARM或MIPS简化模型）和CISC（如x86的部分特性）架构，对比其设计哲学，并辅以实际汇编代码示例，展示如何用机器语言操控寄存器和内存。 5. CPU的结构与工作流程： 深入剖析CPU的内部结构，包括算术逻辑单元（ALU）的设计原理、通用寄存器组、状态字寄存器以及至关重要的程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）。重点在于指令周期的划分（取指、译码、执行、写回），以及如何通过硬布线控制和微程序控制实现对这些周期的精确管理。 6. 提高效率的艺术——流水线与并行性： 现代CPU性能的飞跃主要归功于指令级并行。本书将详尽讲解指令流水线技术，包括五级流水线的结构、气泡的引入与消除，以及如何处理数据依赖性、控制依赖性（分支预测）等“危险”问题。对于更高级的超标量和乱序执行，我们也提供清晰的原理概述。 第三部分：数据的栖息地——存储系统与层次结构 数据处理的速度受限于数据的可获得性。本部分专注于计算机的存储系统，阐述“存储金字塔”的设计智慧。 7. 存储器的层次结构： 深入探讨为什么计算机需要多级存储，以及速度、容量、成本之间的内在矛盾。我们将分析CPU寄存器、高速缓存（Cache）、主存（RAM/ROM）和海量存储（硬盘/SSD）各自的角色、技术基础和接口标准。 8. 高速缓存（Cache）的工作原理： 缓存是连接CPU与主存的关键桥梁。本书将细致解析Cache的映射方式（直接映射、全相联、组相联）、地址分解结构、块的替换算法（如LRU、FIFO）以及写操作策略（写回、直写）。通过实例分析，读者将掌握如何通过程序优化来提高Cache命中率。 9. 主存技术与内存管理单元（MMU）： 介绍动态随机存取存储器（DRAM）的刷新机制和静态随机存取存储器（SRAM）的工作原理。更重要的是，我们将详细讲解虚拟存储器的概念，以及内存管理单元（MMU）如何通过页表机制实现地址转换，隔离进程空间，并为操作系统的多任务运行提供保障。 第四部分：沟通与协作——总线、I/O与系统集成 计算机系统并非孤立的CPU，它需要与外界进行高效的通信。 10. 总线结构与仲裁机制： 总线是系统内各部件沟通的“高速公路”。本书剖析了系统总线（地址、数据、控制总线）的物理实现，并深入探讨了同步/异步总线的工作流程。重点讲解了总线仲裁的必要性，包括集中式和分布式仲裁方案。 11. 输入/输出（I/O）系统： 介绍I/O设备的类型、接口标准（如PCIe等现代总线接口）。深入分析CPU与I/O设备之间的数据交换模式：程序控制、中断驱动方式以及直接内存访问（DMA）的工作流程，理解DMA如何卸载CPU的负担，实现高效的数据传输。 12. 中断系统与异常处理： 中断是系统响应外部事件的机制。我们将解析硬件中断的产生、中断向量表的作用，以及CPU如何安全地保存现场、响应中断服务程序并恢复执行。理解中断对于理解操作系统的内核工作至关重要。 总结与展望 《微型计算机组成原理》的撰写目标是使读者不仅知其“然”，更要知其“所以然”。全书融合了数字逻辑、体系结构、系统软件的交叉知识点，辅以大量的图示和具体的案例分析，确保复杂概念的清晰传达。掌握本书内容，意味着您已经具备了从底层逻辑门到高级指令集架构的完整认知框架，能够从硬件层面对软件性能瓶颈进行诊断，为未来深入学习操作系统、编译原理、嵌入式系统设计等领域打下坚实无虞的基石。 适合读者： 计算机科学与技术、电子信息工程、软件工程等相关专业的本科生、研究生；需要进行底层硬件优化和系统性能调优的软件工程师；以及所有对计算机“黑箱”内部机制充满好奇的专业人士。 ---

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这本书的叙事方式简直是教科书级别的典范，它没有一上来就抛出晦涩难懂的术语和公式，而是采用了一种非常平缓的“由浅入深”的渐进式教学方法。作者似乎非常清楚初学者在面对底层硬件概念时的那种无助感，所以他们会先用非常贴近生活的类比来引入抽象的概念，比如将存储器比作图书馆的不同分区，将总线比作城市中的交通网络，这种生动的比喻极大地降低了理解门槛。我记得在讲解CPU的工作周期时，作者用了好几个图示配合文字说明，每一个时钟周期的状态变化都被描绘得一清二楚，仿佛我正通过一个显微镜在观察晶体管内部的电子流动。更难能可贵的是，它在阐述每一个模块的原理时，都会适时地穿插一些历史背景，让我们明白这些技术是如何一步步演化而来的，这不仅丰富了知识，也让学习过程充满了探索的乐趣，而不是枯燥的记忆。读完某一章节后，总有一种豁然开朗的感觉，知识的链条被牢牢地串联了起来，逻辑闭环感极强。

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这本书的装帧设计真是太讨人喜欢了，封面那种略带磨砂质感的纸张，拿在手里沉甸甸的，立刻就给人一种专业和严谨的感觉。我尤其欣赏它在色彩搭配上的克制，没有过多花哨的图案，而是以深邃的蓝色和稳重的灰色为主调，这很符合技术类书籍的调性。内页的纸张选择也体现了出版社的用心，字迹清晰锐利，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这对于我们这些需要啃下硬骨头知识的读者来说，简直是福音。装订工艺也相当扎实，书脊折叠自然，我可以放心地把书完全摊开平放在桌面上，不用担心它会“抗议”地合拢，这在学习复杂电路图和逻辑结构时尤为重要，你不需要一手扶着书页，一手对照着讲解去理解那些精妙的原理。翻开扉页，那种油墨散发出的淡淡的清香，总能瞬间把我带入到对电子世界探索的兴奋之中，这种从实体书本获得的沉浸感，是电子阅读器永远无法替代的体验。整体来看，这本书的物理形态本身就是一种对知识的尊重，让人从拿到它、触摸它的那一刻起，就做好了潜心钻研的准备。

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如果说市面上很多计算机原理类的书籍都是冷冰冰的理论堆砌，那么这本书最大的亮点就在于它对实践操作的引导和强调，尽管这是一本理论教材，但它展现出的工程思维贯穿始终。它不像其他书那样，把硬件和软件的边界划得泾渭分明，而是始终在强调两者之间的交互作用。比如，在讲解指令集架构（ISA）时，作者并没有停留在抽象的二进制代码层面，而是立刻给出了一些伪代码示例，甚至模拟了汇编语言环境下对特定寄存器的操作，这让我立刻能将书本上的知识映射到实际的编程场景中去思考。书中穿插的“设计挑战”和“思考题”部分更是绝妙，它们往往不是直接的计算题，而是开放性的、需要综合运用前面所学知识去设计一个微小功能模块的思考题，这极大地激发了我去主动构建知识体系的欲望。我感觉自己不是在被动接受知识，而是在参与一个虚拟的系统构建过程，这种动手前的“动脑”训练，才是真正吸收知识的关键所在。

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坦白说，这本书的“前沿视野”部分处理得非常到位，它没有把自己局限在传统冯·诺依曼结构的历史回顾中，而是积极地展望了未来计算范式的发展方向。在最后一章，作者没有故作高深地去讨论一些遥不可及的量子计算概念，而是将重点放在了那些已经开始影响我们日常应用的领域，比如异构计算单元（GPU/FPGA）的崛起，以及内存计算（In-Memory Computing）的初步探索。这种处理方式非常务实，它让我看到今天所学的这些基础原理是如何作为基石，支撑着这些前沿技术的突破。通过对这些新趋势的简要介绍，我意识到学习底层组成原理远非为了通过考试，而是为了在未来技术迭代时，能够快速理解新的硬件加速机制和架构转变的根本原因。这本书为我的知识体系构建了一个坚实的“现在时”和清晰的“将来时”，让人感觉学到的知识是具有长远生命力的，而不是过时的信息。

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这本书在对复杂架构进行拆解和重组方面的处理，达到了一个令人惊叹的平衡点。面对如流水线、缓存一致性这些动辄涉及多个层级和时序控制的难题，许多教材要么过度简化导致失真，要么过度细化导致读者迷失在细节的泥潭里。而这本书却仿佛有一双“魔术之手”，它总能找到那个最恰当的切入点。它不是一次性抛出整个复杂系统的全貌，而是像搭乐高一样，先清晰地构建好基础模块（比如ALU和寄存器组），然后才展示它们如何被调度器和控制单元高效地组织起来。在解释多级缓存的工作原理时，作者特别清晰地区分了写穿透（Write-Through）和写回（Write-Back）策略下的数据同步问题，并通过具体的地址映射和冲突案例进行说明，使得原本容易混淆的概念变得井井有条。这种对层次结构的清晰划分和对矛盾点的主动澄清，让我在阅读时信心倍增，知道我可以信任书中的每一步推导。

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本科教材 上过陆老师的课 可惜现在已经不教了！

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