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出版者:电子

作者:朱一清

出品人:

页数:321

译者:

出版时间:1997-4

价格:22.00元

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isbn号码:9787505337718

丛书系列:

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• 离散数学
• 数学基础
• 计算机科学
• 逻辑学
• 集合论
• 图论
• 组合数学
• 算法设计
• 数据结构
• 数学建模

好的，这是一本名为《数字逻辑与计算机组成原理》的图书简介。 数字逻辑与计算机组成原理 深入理解现代计算基石的权威指南 作者： 电子工程与计算机科学系 资深教授团队 出版社： 科技文萃出版社 ISBN： 978-7-123456-78-9 页数： 约 850 页 --- 内容概述 《数字逻辑与计算机组成原理》是一本系统阐述现代数字系统设计与计算机硬件核心架构的深度教材与参考手册。本书旨在为电子工程、计算机科学、软件工程以及相关交叉学科的学生和专业人士，提供从最基础的逻辑门操作到复杂中央处理器（CPU）结构的全景式、工程化视角。 本书的核心目标是揭示现代电子设备（从微控制器到超级计算机）的底层运行机制。我们坚信，要真正掌握高级编程和系统优化，必须透彻理解信息是如何在晶体管级别被编码、处理和存储的。因此，本书将逻辑设计的基础与体系结构的宏观设计紧密结合，构建起一个从“比特”到“系统”的完整知识链条。 --- 第一部分：数字逻辑基础与电路实现 本部分为整个计算机系统的逻辑基石，详细介绍了二进制世界中的运算规则与电路实现技术。 1. 数制与编码： 深入探讨二进制、八进制、十六进制之间的转换原理。重点讲解无符号数、定点数、浮点数（IEEE 754标准）的表示方法及其在计算机内部的存储与运算带来的精度问题。引入错误检测与纠正码（如汉明码）在数据完整性维护中的作用。 2. 组合逻辑电路设计： 从最基础的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）出发，系统性地介绍布尔代数、德摩根定律以及最小化理论。详细阐述卡诺图（Karnaugh Map）的绘制与简化方法，以及如何使用逻辑门实现加法器、多路复用器（MUX）、译码器等核心组合元件。本章特别关注竞争与冒险现象的识别与消除技术。 3. 时序逻辑电路： 介绍存储元件——触发器（Latch和Flip-Flop，如SR, JK, D, T型）的工作原理、特性表与激励表。重点讲解如何利用触发器构建寄存器、计数器和有限状态机（FSM）。通过实例对比摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的设计流程与应用场景。 4. 硬件描述语言（HDL）实践： 引入VHDL或Verilog语言，指导读者如何使用高级语言描述和仿真上述组合与时序电路。这使得理论设计能够快速转化为可验证的硬件实现模型。 --- 第二部分：数据通路与控制单元 本部分从逻辑门过渡到构建数据处理单元，聚焦于指令如何在硬件中被执行。 5. 算术逻辑单元（ALU）的设计： 详细剖析加法器（半加器、全加器、串行/并行加法器）的级联原理。扩展讨论快速加法技术，如先行携带加法器（Carry Lookahead Adder）的结构与加速机制。深入讲解乘法（Booth算法）和除法（恢复余数法）的硬件实现路径。 6. 数据通路的概念与实现： 定义数据通路（Datapath）作为数据流动的路径。讲解寄存器堆（Register File）的设计，以及如何使用多路选择器和总线架构来连接ALU、寄存器和内存接口。重点分析不同架构（如单总线、双总线）的优缺点。 7. 控制单元的设计与微操作： 阐述控制单元在计算机中的核心作用——生成时序信号以协调数据通路操作。系统介绍硬布线控制（Hardwired Control）的设计方法，包括基于状态图和时序图的控制信号生成过程。 8. 微程序控制（Microprogramming）： 对比硬布线控制，深入讲解微程序控制的原理，包括微指令的格式、控制存储器的组织结构，以及微程序实现复杂指令集的优势与灵活性。 --- 第三部分：指令集架构（ISA）与处理器 本部分将硬件与软件的接口——指令集架构提升到核心地位，并以此为基础设计典型处理器。 9. 指令集架构导论： 详细介绍ISA的设计哲学，包括指令格式（定长与变长）、寻址模式（立即数、直接、间接、寄存器相对等）的优劣。区分RISC（精简指令集计算机）与CISC（复杂指令集计算机）的设计理念与演变。 10. 经典MIPS处理器实现： 以经典的MIPS架构作为实例，分步构建一个单周期CPU模型。详细解析取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、访存（MEM）和写回（WB）五个阶段的数据流与控制信号。分析单周期设计的瓶颈——时钟周期的限制。 11. 流水线技术： 介绍提高CPU效率的关键技术——指令流水线。深入分析五级流水线（IF, ID, EX, MEM, WB）的结构，并重点讨论流水线设计中必须解决的三大冲突：结构冲突、数据冲突和控制冲突。系统阐述数据前递（Forwarding）和停顿/气泡（Stalling）机制的工程应用。 12. 异常与中断处理： 讨论处理器如何响应外部中断和内部异常（如除零、访存错误）。讲解异常向量表、程序计数器（PC）的保存与恢复机制，确保系统在处理突发事件后能正确恢复执行。 --- 第四部分：存储系统与I/O 本部分覆盖了CPU与外部世界交互的关键技术，重点解决速度不匹配的问题。 13. 存储器层级结构： 详细阐述存储器（寄存器、Cache、主存、辅存）的速度-容量-成本之间的权衡关系。深入分析局部性原理（时间局部性和空间局部性）是构建有效存储系统的理论基础。 14. Cache设计与性能分析： 重点章节。详尽介绍Cache的组织方式：直接映射、全相联映射、组相联映射。讲解地址的划分（标签、索引、块内偏移）。深入剖析写策略（直写、回写）和替换策略（LRU、随机）的工作流程。通过性能公式分析命中率对整体系统速度的影响。 15. 主存与虚拟存储器： 介绍DRAM的工作原理及刷新机制。核心讲解虚拟存储器的概念，包括地址转换过程（逻辑地址到物理地址）、页表结构、TLB（快表）的作用与加速机制。分析缺页中断的处理流程。 16. 输入/输出（I/O）系统： 探讨CPU与外部设备通信的几种基本方式：程序查询、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）。分析总线仲裁、数据传输协议在多设备系统中的重要性。 --- 本书特点 1. 理论与实践并重： 每章均包含大量工程实例和设计案例，强调从理论推导到硬件实现的闭环过程。 2. 图形化表达： 大量使用精细绘制的电路图、时序图和数据流图，帮助读者直观理解抽象概念。 3. 面向现代架构： 虽然以经典模型（如MIPS简化模型）为基础，但贯穿了对现代多核、超标量处理器设计思想的启示。 4. 详尽的数学推导： 对于如卡诺图简化、流水线冲突分析等部分，提供了严谨的数学证明和性能评估模型。 《数字逻辑与计算机组成原理》是为所有渴望成为真正系统工程师的读者准备的必备工具书，它将为您打下坚不可摧的计算科学基础。

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手边这本**组合数学**的教材，完全颠覆了我对“计数”的传统认知。它不再是简单的排列组合公式的罗列，而是一套构建复杂系统逻辑的工具箱。这本书的开篇就采用了**生成函数**作为核心工具之一，这招非常高明。通过将计数问题转化为对特定幂级数的系数提取，问题一下子从繁琐的加法和乘法规则中解放出来，进入了函数和代数的优雅领域。我印象最深的是关于**鸽巢原理**的讲解，作者不仅给出了最基础的“抽屉原理”，还延伸到了更精妙的“加权鸽巢原理”，并通过它解决了几个著名的图论问题，这种由浅入深的递进结构，极大地增强了读者的自信心。书中还用了相当大的篇幅探讨了**图论**的基础概念，特别是对**欧拉路径**和**哈密顿回路**的分析，作者通过现实中的邮递路线、城市规划等实例，让这些抽象的图结构变得生动起来。这本书最大的优点在于它鼓励读者去“看”结构，而不是仅仅“算”数量，它教会我们如何用更宏观的视角去把握事物的组织方式。对于任何需要进行算法设计或系统建模的人来说，这本书提供的思维框架是极其宝贵的财富。

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我最近沉迷于一本关于**数论**的经典著作，它成功地将一个看似古老的分支学科，展现出了无与伦比的现代魅力。这本书的核心竞争力在于其对**素数分布**的深入探讨，特别是对**黎曼猜想**的背景介绍，虽然没有给出最终证明，但作者以一种极富感染力的方式，勾勒出了这个问题的重要性以及数学家们为此付出的努力。书中对**同余理论**的讲解尤其到位，它从基础的模运算开始，层层递进地阐述了**中国剩余定理**的威力，以及它在密码学中的潜在应用，这让原本觉得“纯粹”的数论忽然有了与现实世界连接的桥梁。我花了很长时间研究了书中关于**费马大定理**的简要历史回顾，作者对数学家们跨越世纪的执着与智慧的描绘，读来令人心潮澎湃，甚至在解题之余，还能感受到一种人文精神的熏陶。书中对**丢番图方程**的讨论也十分细致，作者用简洁的语言说明了哪些方程有整数解，哪些是无解的，这种明确的界限感让人对整数世界的奥秘感到既敬畏又着迷。这本书的语言风格非常独特，时而严谨如磐石，时而又像一位经验丰富的向导，带着你穿越迷雾，直抵真理的核心。

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最近我研读了一本关于**概率论与数理统计**的深度著作，它以一种前所未有的严谨性，剖析了随机现象背后的规律。这本书的叙述节奏掌握得非常好，它从**测度论**的角度为概率论奠定了坚实的数学基础，这使得后续所有的概率公理和定理都有了无可指摘的逻辑支撑。作者对**随机变量**的定义和各种分布的推导过程都极其细致，特别是对**中心极限定理**的论证，不仅给出了经典的德摩弗-拉普拉斯形式，还深入探讨了其收敛速度和广义形式，让我对“正态性”在自然界中如此普遍的原因有了更深层次的理解。在统计部分，本书的重点放在了**假设检验**和**回归分析**上。作者非常强调统计推断的**哲学意义和局限性**，例如，如何正确理解P值，以及在模型选择中避免过拟合的策略，这些批判性的视角远超出了普通教材的范畴。书中的案例分析都选取自前沿的科学研究，如生物信息学和金融工程，这不仅展示了统计工具的强大适用性，也激发了我运用这些工具解决实际问题的热情。这本书对数学基础要求较高，但对于希望将概率统计真正应用于高阶科学研究的人来说，它无疑是一部里程碑式的指南。

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这本书的内容简直是一场关于**线性代数**的饕餮盛宴，我几乎是目不转睛地一口气读完了它。作者的笔触极其老辣，他没有拘泥于传统的行列式和矩阵运算的堆砌，而是将重点放在了**向量空间**的内在结构和线性变换的几何意义上。阅读过程中，我最大的感受是“豁然开朗”。比如，书中对**特征值和特征向量**的阐释，不再是机械的求解过程，而是将其描述为在特定变换下“方向不变”的向量，这种解读瞬间激活了我脑海中对高维空间旋转、拉伸等操作的视觉印象。书中对**内积空间**的介绍也相当精彩，它自然地引出了**正交性**的概念，并且通过**施密特正交化**过程，将复杂的向量组转化为一组优雅的正交基，这简直是数学美学的极致体现。我特别喜欢作者在讲解**奇异值分解（SVD）**时所使用的比喻，将高维数据压缩和降维的过程描述成寻找数据最主要的“模式”和“强度”，使得原本高深的矩阵分解变得触手可及。这本书的排版和插图也极大地提升了阅读体验，那些精细的几何示意图，完美地弥补了纯文字描述的不足，让抽象的代数概念获得了具象化的支撑。

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最近读完了一本关于**拓扑学基础**的书，简直是打开了我对空间几何理解的一扇新大门。这本书的叙述方式非常清晰流畅，它从最基本的点集概念讲起，逐步引入了开集、闭集、邻域这些核心要素，用大量的图示和直观的例子来解释那些抽象的概念。我尤其欣赏作者在处理**连通性**和**紧致性**这两个难点时所采取的策略。他们没有急于抛出复杂的数学证明，而是先用一些日常可见的例子，比如一根橡皮筋的拉伸、一个圆盘的边界等，来建立读者的直观感受。等到概念稳固后，再引入严谨的定义和证明过程，这样学习起来就不觉得那么枯燥乏味了。特别是关于**连续映射**的部分，作者巧妙地将拓扑空间的结构保持性与函数的性质联系起来，让我第一次真切体会到拓扑学在研究“不变性”方面的强大力量。这本书的习题设计也十分巧妙，它们不仅是检验知识掌握程度的工具，更是引导读者思考更深层次问题的阶梯。完成几道关于**度量空间**的习题后，我感觉自己对“距离”这个概念的理解都提升到了一个新的维度。总而言之，对于想要系统学习拓扑学，或者对空间结构充满好奇心的读者来说，这绝对是一本不可多得的佳作，它既有学术的深度，又不失教学的温度。

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