C/C++程序设计实验指导与习题 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787810289122

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• C/C++
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数字电路与逻辑设计：从理论基石到前沿应用 本书旨在全面、系统地阐述数字电路与逻辑设计的基础理论、核心技术与最新发展趋势。 无论你是初次接触数字系统的电子工程专业学生，还是寻求巩固和深化理论知识的在职工程师，本书都将为你提供一个坚实、可靠的学习路径。我们摒弃了传统教材中过于简化的讲解方式，力求在保证清晰度的同时，深入剖析每一个关键概念背后的物理实现和工程考量。 第一部分：数字系统的基石——信息表示与布尔代数 本书的开篇将带领读者深入理解数字信息是如何被编码、表示和操作的。我们不会止步于传统的二进制、八进制和十六进制转换，而是会探讨在实际集成电路中，信号如何被量化为高电平和低电平（即逻辑1和逻辑0）。 数制与编码： 详细介绍BCD码、格雷码（Gray Code）在转换电路中的应用优势，以及如何处理带符号数的表示方法，特别是补码系统在计算机算术运算中的核心地位。 布尔代数与逻辑门： 深入讲解布尔代数公理，并着重分析标准逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的电压-电流特性曲线，探讨在实际电路中，器件的非理想性（如开关速度、功耗）如何影响逻辑运算的准确性。我们还将详尽分析CMOS逻辑门的工作原理，这是现代集成电路设计不可或缺的基础。 逻辑函数化简： 除了传统的卡诺图（Karnaugh Map）方法外，本书将引入更适用于多变量函数和计算机辅助设计（CAD）的Quine-McCluskey方法，并提供大量的实例，指导读者如何高效地找到最简“和积”（SOP）或“积和”（POS）表达式，以最小化硬件成本和功耗。 第二部分：组合逻辑电路的设计与分析 组合逻辑电路是数字系统的基础骨架，其输出仅依赖于当前的输入状态。本部分将系统地介绍如何从需求规格书出发，设计出满足性能指标的组合电路。 标准组合元件： 对编码器（Encoders）、译码器（Decoders）、数据选择器（Multiplexers, MUX）和数据分配器（Demultiplexers, DEMUX）的功能、应用场景及其在系统总线结构中的作用进行深入剖析。特别关注多路选择器如何作为通用的逻辑门阵列进行灵活配置。 算术逻辑单元（ALU）基础： 详细讲解全加器（Full Adder）的设计，并在此基础上构建多位加法器、减法器（利用补码原理），进而讨论溢出检测电路和比较器（Comparator）的实现。这部分内容将直接关联到CPU算术运算单元的设计。 可编程逻辑器件（PLD）概述： 在正式深入大规模可编程器件之前，本书将介绍基本的PAL（Programmable Array Logic）和PLA（Programmable Logic Array）结构，帮助读者理解如何将化简后的逻辑表达式映射到硬件阵列中。 第三部分：时序逻辑电路——记忆与状态的引入 时序电路是构建存储、计数和状态机系统的关键。本部分将聚焦于电路中时间延迟和反馈回路的影响。 基本锁存器与触发器： 从最基本的SR锁存器出发，剖析其“竞争冒险”（Race Condition）问题，并过渡到对时钟边沿敏感的D触发器（D Flip-Flop）和JK触发器。我们将详细分析时钟信号的上升沿和下降沿在不同电路中的作用。 时序电路分析： 引入建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的概念，并解释这些参数如何决定了系统稳定运行的最高时钟频率。我们将通过实际的波形图分析，演示亚稳态（Metastability）的产生与规避策略。 寄存器与存储器： 讲解如何使用D触发器构建简单的数据寄存器组，并介绍SRAM（静态随机存取存储器）的基本单元结构，理解存储单元阵列的读写时序要求。 第四部分：先进同步系统与状态机设计 同步时序电路是现代数字系统控制器的核心。本部分将完全围绕有限状态机（FSM）展开，这是设计复杂控制器（如交通灯控制器、简单的指令解码器）的标准方法。 有限状态机模型： 详述Mealy模型和Moore模型的区别与适用场景。本书将提供从状态图、状态转移表到逻辑方程推导的完整流程。 状态编码优化： 探讨如何选择合适的状态编码方式（如自然二进制编码、格雷码编码或独特的One-Hot编码）来最小化所需逻辑门的数量，并有效减少内部竞争与毛刺（Glitch）的产生。 计数器设计： 从异步计数器到同步计数器的演变，包括环形计数器和Johnson计数器的特殊应用。重点分析了如何设计具有特定模数的通用计数器。 第五部分：大规模集成与系统级考量 随着技术的发展，数字系统越来越依赖于高度集成的芯片。本部分将探讨如何使用现成的标准单元库来构建复杂的系统，并关注信号完整性。 半加器、全加器和加法器电路的详细分析： 深入探讨快速加法器的实现，如先行进位加法器（Carry Lookahead Adder）的设计思想，以及它如何在并行处理中显著降低延迟。 时序冒险（Timing Hazards）与毛刺消除： 针对组合逻辑中由于门延迟不匹配导致的瞬时错误输出（毛刺），本书将介绍检测和消除这些毛刺的工程技巧，包括增加冗余项或使用滤波电容。 同步与异步接口： 讨论如何安全地在不同时钟域之间传递信号（异步FIFO的设计原理），这是跨时钟域系统设计中至关重要的一环。 本书的特色： 本书的每一章都配有丰富的、源自真实工程问题的案例分析，并强调了硬件描述语言（如Verilog或VHDL）在描述和验证这些电路时的作用。我们坚信，理论知识必须通过实践来巩固。因此，本书的各个设计实例均可使用标准EDA工具进行仿真和综合验证，使读者能够亲手搭建和测试复杂的数字系统。 通过系统学习本书内容，读者不仅能掌握数字电路和逻辑设计的经典理论，更能培养起进行系统级分析和底层硬件实现的工程思维能力。

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这本书在辅助资源的整合与利用方面做得非常出色，这一点在当今信息爆炸的时代尤为珍贵。虽然我还没有深入研究其配套的在线资源，但从目录和脚注中就能感受到作者引导读者自我探索的意图。书中经常出现对特定标准文档（如ISO C++标准）或权威参考手册的引用，这鼓励读者不要止步于书本上的有限解释，而是要学会溯源和查阅一手资料，这对于培养独立研究能力至关重要。同时，对于调试工具的使用，它也没有敷衍了事，而是给出了相当详细的步骤指南，教读者如何利用调试器逐步跟踪程序执行流程，观察变量状态，这比单纯讲解代码逻辑有效得多。这种“授人以渔”的教学理念，使得这本书更像是一个经验丰富的导师，它不仅传授了知识，更教会了我们如何在这门语言的世界里高效、正确地解决问题，极大地拓宽了学习的边界。

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作为一本实验指导性质的书籍，其配套的实践环节的设置无疑是最核心的价值所在。我发现这本书在设计实验模块时，体现了极强的系统性和阶梯性。起始的实验往往是基础的语法练习，简单到几乎不需要太多思考，主要用于建立肌肉记忆；但随着章节深入，实验的难度曲线陡峭得恰到好处，它不再是简单的代码堆砌，而是要求读者综合运用前几章学到的所有知识点来解决一个稍微复杂一点的工程问题。最让我称赞的是，每个实验的题目描述都非常精炼，没有冗余的背景故事，直奔核心的编程挑战。更重要的是，它对实验结果的预期输出和判定标准描述得极其明确，避免了那种“能跑起来但不知道对不对”的尴尬境地。这种环环相扣的实验设计，成功地将理论知识“硬性植入”到了读者的实践操作能力中，迫使读者必须真正理解概念才能通过测试。

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我注意到这本书在引入新特性或复杂技术点时，总是会穿插一些历史背景或者行业最佳实践的讨论，这使得内容不仅仅停留在技术层面，更上升到了工程素养的高度。例如，在讨论C++11、14乃至后续标准的新增特性时，作者没有一股脑地堆砌语法，而是会对比老旧的实现方式，分析新特性的出现解决了哪些历史遗留的痛点，以及在现代软件开发中推荐如何使用。这种“今昔对比”的叙述方式，极大地帮助读者理解技术的演进逻辑，培养一种批判性思维，而不是盲目地追逐最新的语法糖。此外，书中对于常见陷阱和“坑”的总结非常到位，那些往往只有在项目后期才会暴露的内存泄漏、多线程竞争等问题，在相关的实验或理论章节中就已经以醒目的警告形式被提前指出了，这无疑是为未来的开发生涯提前铺设了安全垫，体现了作者深厚的实战经验。

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这本书的语言风格简直是教科书界的一股清流，它完全摆脱了那种干巴巴、冷冰冰的叙述腔调。作者在解释那些晦涩难懂的指针运算和内存管理概念时，仿佛在与一个经验丰富的前辈促膝长谈，用词精准却又不失温度。我特别欣赏它对“为什么”的深度挖掘，很多其他书籍只告诉我们“怎么做”，而这本书则花了大量的篇幅去阐释背后的设计哲学和底层原理，这对于建立牢固的计算机科学基础至关重要。比如在讲解面向对象的多态性时，作者没有简单地罗列虚函数表，而是通过一个生动的现实生活类比，让抽象的概念瞬间具象化。文字的组织松弛有度，既有严谨的学术表达，也有恰到好处的幽默感穿插其中，让人在紧张的学习过程中能适时地放松一下大脑。这种讲解方式极大地提高了阅读的沉浸感和学习的主动性，感觉自己不是被动地接收知识，而是在积极地参与一场思维的探索。

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这本书的封面设计挺吸引人的，采用了深蓝和银灰的搭配，给人一种专业、严谨的感觉。打开内页，纸张的质感相当不错，触感光滑，油墨印刷清晰，字迹锐利，这对于长时间阅读和学习来说非常重要，能有效减轻视觉疲劳。装帧方面也看得出用心，整体结构牢固，感觉即便是经常翻阅也不会轻易散页。排版布局上，作者似乎非常注重读者的阅读体验，代码块的缩进、注释的格式，以及关键概念的加粗处理都非常到位，使得复杂的程序结构一目了然，即便是初学者也能快速抓住重点，不会被密密麻麻的文字淹没。章节之间的过渡设计得也很自然，逻辑递进清晰，让人有一种循序渐进、步步为营的学习感受。特别是书签页的设计，很贴心，方便读者随时标记学习进度。总体而言，从物理形态上看，这是一本非常注重细节和用户体验的教材，从拿到手的那一刻起，就预示着这是一次严肃且愉快的学习旅程。

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