具体描述
本书共分为7章。第一章介绍微型计算机基本功能与技术。第二章介绍微处理器的物理结构、信号引脚功能以及总线操作周期的时序分析。第三章介绍微处理器的应用结构，详细说明现代微机编程用的系统数据结构以及以保护模式为重点的三种工作模式。第四章介绍半导体存储器的内部结构、工作原理以及简单的应用设计。第五章介绍现代微机总线技术，重点分析其系统架构的组成核心——PCI总线。第六章介绍现代微机的系统组成结构。第七章介
好的，以下是一份关于《微型计算机原理与应用》的图书简介，旨在详细介绍该书所涵盖的知识体系，但完全不提及原书名或具体内容，而是聚焦于一个假设的、同样面向微型计算机领域的、但内容体系不同的新图书的介绍。 --- 《数字系统核心架构与前沿嵌入式实践指南》图书简介 定位与目标读者： 本书旨在为电子工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业的学生、初级工程师以及希望深入理解现代数字系统底层逻辑和前沿应用开发的技术人员提供一份全面、深入且实用的参考指南。我们摒弃了传统教材中过于侧重基础概念的冗余叙述，转而聚焦于当前工业界最迫切需要的核心架构理解、系统级设计方法以及快速迭代的嵌入式应用实践。 核心内容深度解析： 本书结构严谨，内容横跨理论基础、核心架构解析、系统集成与前沿技术应用四大板块，旨在构建一个从晶体管级抽象到应用层实现的全景式知识框架。 第一部分：数字逻辑与超大规模集成电路基础重构 本部分是对传统数字电子学基础的现代视角重构。我们不再停留在布尔代数和基本逻辑门的操作，而是将重点放在先进工艺节点下的CMOS器件特性以及静态时序分析（STA）的实际应用。 我们详细阐述了不同类型的锁存器和触发器在高速电路中的功耗与噪声敏感性。更重要的是，本章深入探讨了异步电路设计的基本原理及其在特定低功耗场景中的优势，并对比了同步设计与异步设计在系统同步性、时钟域交叉（CDC）处理上的挑战与解决方案。读者将掌握如何利用先进的EDA工具进行逻辑门级功耗预测和时序预算。 第二部分：现代处理器核心架构深度剖析 这是全书的技术核心。本书对通用处理器（CPU）和专用处理器（GPU/NPU）的架构进行了对比分析，重点剖析了指令级并行性（ILP）的实现机制。 流水线技术： 我们细致解析了五级、七级乃至超深流水线的结构，详细展示了数据冒险、控制冒险的识别与解决策略，特别是乱序执行（Out-of-Order Execution）单元的设计理念，包括重排序缓冲区（ROB）、保留站（Reservation Station）和加载/存储队列（LSQ）的工作流程。 存储层次结构： 内存访问延迟是现代计算的瓶颈。本章详尽分析了多级缓存系统（L1 D-Cache, L1 I-Cache, L2/L3 Cache）的组织结构（直联映射、全相联、组相联），并重点介绍了缓存一致性协议（如MESI、MOESI）在多核系统中的实际运作机制，以及如何通过程序优化来提高缓存命中率。 特权级与虚拟化： 深入讲解了处理器提供的运行模式（如Ring 0到Ring 3），以及内存管理单元（MMU）如何实现地址翻译（页表结构、TLB机制），为理解操作系统和虚拟机监控程序（Hypervisor）的运行奠定坚实基础。 第三部分：系统级总线与互联技术 微处理器必须与外部世界高效通信。本部分聚焦于系统内关键数据通路的设计与优化。 总线架构： 详细比较了传统的共享总线（如AMBA AXI/AHB）在高带宽需求下的局限性，并重点介绍了片上网络（NoC）的设计原理，包括拓扑结构（Mesh, Torus）、路由算法（XY Routing）和流控机制。读者将学习如何根据系统需求选择合适的互联策略。 存储器接口： 涵盖了DDR SDRAM的电气特性、时序参数和刷新机制。重点讲解了DDR4/DDR5标准的关键演进，以及如何通过精确的PHY层训练和时钟/数据恢复（CDR）技术来保证高频信号的完整性。 外部I/O接口： 深入探讨了PCI Express（PCIe）的事务层、数据链路层和物理层协议，分析了其在连接高速外设（如NVMe SSD、高速网卡）中的性能瓶颈和优化手段。 第四部分：前沿嵌入式系统设计与实现 本部分将理论知识与实际工程项目紧密结合，聚焦于异构计算平台与实时系统开发。 异构计算平台： 详细分析了以FPGA为代表的可编程逻辑器件（PLD）和现代SoC架构中的加速器IP核（如GPU或定制的ASIC模块）。重点介绍了硬件描述语言（VHDL/Verilog）在系统功能验证中的高级应用，以及如何使用HLS（高层次综合）工具将C/C++代码高效映射到硬件资源上。 实时操作系统（RTOS）原理： 专注于嵌入式系统中对时间确定性的要求。本书深入解析了任务调度算法（如固定优先级、轮转、最早截止时间First-Come, First-Served, EDF），以及中断处理机制、同步与互斥原语（信号量、互斥锁）在避免竞态条件和保证任务响应时间中的关键作用。 系统功耗与可靠性管理： 在移动和物联网设备中，能效至关重要。本章探讨了动态电压与频率调节（DVFS）、时钟门控、电源门控等低功耗设计技术。此外，还讲解了系统层面的错误检测与恢复机制（如ECC内存、看门狗定时器）。 前瞻性展望： 最后，本书对RISC-V指令集架构的开放性、模块化设计哲学进行了深入剖析，并探讨了其在定制化和安全领域中的潜力，引导读者站在技术前沿思考未来计算系统的发展方向。 --- 本书特色： 本书以工程实践为导向，结合大量的系统级仿真案例和真实芯片手册数据进行讲解，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何设计”和“如何优化”。图例丰富，公式推导严谨，是构建现代数字系统工程师知识体系的必备工具书。
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