数字系统原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:电子工业出版社

作者:托兹

出品人:

页数:754

译者:

出版时间:2005-5

价格:69.00元

装帧:

isbn号码:9787121011146

丛书系列:

图书标签:

• 自动化
• 简体中文
• 电子
• 中国
• i技术应用
• 2005
• 数字系统
• 数字逻辑
• 计算机组成原理
• 数字电路
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 计算机科学

《计算机科学导论：从基础概念到前沿探索》图书简介 本书旨在为初学者和希望巩固计算机科学基础知识的读者提供一份全面而深入的入门指南。内容涵盖了计算机科学领域的核心概念、发展历程、关键技术及其在现代社会中的广泛应用。本书结构清晰，逻辑严密，力求在保证理论深度与广度的同时，兼顾其实际操作性和前沿视野。 第一部分：计算的基石与历史沿革 本部分将带领读者追溯计算机科学的源头，理解信息时代的思想是如何萌芽并逐步发展为现代计算技术的。 第一章：信息、计算与数字化 本章首先探讨“信息”的本质，从信息论的基本概念出发，解释信息是如何被量化、存储和传输的。随后，深入剖析数字化的核心原理，介绍二进制系统、补码表示法，以及定点数和浮点数的表示标准（如IEEE 754）。着重阐述这些基础数学工具如何成为所有现代电子设备处理信息的底层语言。我们还将简要回顾计算思想的历史，从古代的计数工具到莱布尼茨的计算器，为理解图灵机器的概念打下基础。 第二章：计算模型的演进与图灵思想 本章聚焦于理论计算的核心——计算模型。详细介绍冯·诺依曼架构，解析其存储程序、顺序执行的革命性意义，以及它如何奠定了现代通用计算机的蓝图。随后，我们将转向理论计算机科学的基石：图灵机。通过对图灵机的工作原理、通用图灵机以及停机问题的探讨，读者将建立起对“可计算性”的深刻理解，认识到计算的极限所在。此外，还会简要引入有限自动机和下推自动机，作为描述特定计算能力模型的案例。 第二部分：硬件的脉络与底层实现 本部分将从物理层面剖析计算机是如何构建的，深入到逻辑门和微处理器的工作机制。 第三章：逻辑门、布尔代数与组合电路设计 本章是理解数字电路的起点。从布尔代数的基本公理和逻辑运算开始，系统介绍与门、或门、非门、异或门等基本逻辑门的功能及其实现。随后，讲解如何使用卡诺图（K-map）和布尔代数化简法对复杂的逻辑函数进行优化设计。重点将放在组合逻辑电路的设计与分析上，包括译码器、多路复用器、加法器和比较器等核心组件的构建过程，为理解更复杂的运算单元奠定基础。 第四章：时序逻辑与存储单元 本章转向处理时间依赖性的电路——时序逻辑。详细介绍触发器（如SR、D、T、JK触发器）的工作原理、状态转换图和时序约束。在此基础上，讲解如何利用触发器构建寄存器和计数器，这些是计算机内部实现数据暂存和流程控制的关键部件。最后，探讨半导体存储器的基本结构和分类，包括SRAM和DRAM的工作原理，以及它们在计算机内存层次结构中的角色。 第五章：微处理器架构与指令集 本章将进入计算机“大脑”——中央处理单元（CPU）的内部世界。介绍指令集架构（ISA）的概念，区分精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）的设计哲学及其优缺点。深入分析CPU的五个核心部分：算术逻辑单元（ALU）、控制单元、寄存器组、指令寄存器和程序计数器。详细解析指令的取指、解码、执行和写回的流水线执行过程，展示现代处理器如何通过并行化技术实现高性能计算。 第三部分：软件的构建与抽象层级 从硬件的物理实现过渡到软件的逻辑构建，本部分关注程序如何被编写、组织和执行。 第六章：数据结构与算法基础 本章是连接理论与实践的关键。首先介绍抽象数据类型（ADT）的概念，随后系统性地讲解线性结构（数组、链表、栈、队列）和非线性结构（树，特别是二叉搜索树和B树，以及图）。针对每种数据结构，都将探讨其在不同场景下的优势与劣势。在算法部分，聚焦于基础的搜索（线性、二分）和排序算法（冒泡、插入、选择、归并、快速排序），分析它们的时间复杂度和空间复杂度，培养读者分析程序效率的能力。 第七章：操作系统：资源管理者与抽象接口 操作系统是连接硬件与应用程序的桥梁。本章解释操作系统的核心职能，包括进程管理（进程与线程的区别、状态转换）、内存管理（分页、分段、虚拟内存的概念与实现）、文件系统（目录结构、I/O管理）和设备驱动。重点分析经典的调度算法（如先来先服务、时间片轮转、优先级调度），帮助读者理解系统资源是如何被公平、高效地分配给多个并发任务的。 第八章：程序设计语言的范式与编译原理概述 本章探讨人与机器交流的工具——编程语言。介绍不同编程范式（命令式、面向对象、函数式）的核心思想和代表语言。随后，对编译器的基本工作流程进行概述，从词法分析（Token生成）、语法分析（构建抽象语法树AST）、语义分析到代码生成，让读者了解高级语言代码是如何一步步转化为机器可执行的底层指令的。 第四部分：网络、安全与现代计算趋势 本部分将视角扩展到计算系统的互联互通以及信息保护面临的挑战与发展方向。 第九章：计算机网络基础与协议栈 本章详细介绍计算机网络的结构和通信原理。从物理层到应用层，系统阐述TCP/IP协议栈的五层或七层模型。深入解析IP地址（IPv4/IPv6）的寻址机制、路由器的工作方式。重点讲解TCP的可靠传输机制（三次握手、四次挥手、拥塞控制）和UDP的无连接特性。最后，介绍HTTP、DNS等常用应用层协议的基本工作流程。 第十章：信息安全与隐私保护 随着计算应用的普及，安全问题日益突出。本章介绍信息安全的基本要素（CIA三元组：保密性、完整性、可用性）。详细讲解密码学的基本概念，包括对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）的工作原理。探讨常见的网络攻击类型（如DDoS、SQL注入、跨站脚本攻击）及其防御策略，并讨论现代计算中数据隐私和伦理面临的挑战。 结语：面向未来的计算 本书的最后一节将展望未来计算领域的发展方向，包括云计算、大数据处理范式的变革、人工智能的底层支撑技术以及量子计算的初步概念，激励读者在巩固基础后，继续探索更广阔的技术前沿。 本书的编写风格力求严谨而不失生动，通过大量的图示、流程图和精心设计的例题，帮助读者构建起从0到1的完整计算机科学认知框架，为后续深入学习特定领域（如嵌入式系统、高级算法或网络工程）打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本厚厚的《数字系统原理与应用》刚拿到手时，我就被它严谨的封面设计和扎实的排版吸引了。迫不及待地翻开第一章，我就发现作者在讲解基础逻辑门电路时，并没有停留在枯燥的真值表上，而是大量运用了实际的工程案例来辅助理解。比如，在介绍CMOS反相器的工作原理时，书中详细剖析了不同工艺节点下，其功耗和开关速度的权衡，这对于我这种希望将理论与实践紧密结合的读者来说，简直是如获至宝。书中关于组合逻辑和时序逻辑的设计方法论部分，梳理得极为清晰，清晰到甚至能让我这个初学者迅速构建起系统设计的完整概念框架。特别是对有限状态机（FSM）的描述，不仅用了标准的摩尔和米利状态机模型，还穿插了如何用VHDL或Verilog进行硬件描述语言（HDL）的具体代码实例，这种手把手的教学方式，极大地降低了入门的门槛。我尤其欣赏它在章节末尾设置的“设计挑战”部分，那些题目往往需要综合运用前后章节的知识点，迫使读者跳出书本的框架进行独立思考，而非仅仅机械地记忆公式和定义。这本书的图示质量也非常高，那些复杂的时序图和电路图，线条流畅，标注清晰，即便是面对多层级的嵌套结构，也能一眼看出信号的流向和依赖关系，为深入理解复杂的数字电路行为提供了极大的便利。

评分☆☆☆☆☆

我之前读过几本国外引进的数字电路教材，大多语言晦涩，且案例陈旧，更新速度跟不上FPGA和ASIC技术的发展。然而，《数字系统原理与应用》在这方面做得非常出色。书中对可编程逻辑器件（PLD、CPLD、FPGA）的内部结构，尤其是查找表（LUT）的工作原理，讲解得深入且与时俱进。它不仅解释了如何将逻辑表达式映射到LUT中，还探讨了如何通过资源优化和时序约束来最大化器件的性能。更让我惊喜的是，书中关于测试和可测性设计（DFT）的章节，内容详实，远超我预期的广度。它不仅覆盖了扫描链（Scan Chain）和内置自测试（BIST）的基本概念，还涉及到了边界扫描（Boundary Scan，IEEE 1149.1标准）在系统级诊断中的应用。这部分内容在许多入门级教材中往往被忽略，但在实际的芯片制造和电路板调试中却是至关重要的环节。这本书的作者显然拥有深厚的产业背景，能够预见到学生在未来工作中会遇到的实际难题，并将这些“陷阱”提前在书中布置好，引导读者提前避开。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末啃完了这本书中关于存储器和总线架构的部分，感受最深的就是它对底层细节的把控力。很多教材往往浅尝辄止地提一下SRAM和DRAM的区别，但这本书却深入到了位线（Bitline）的充电机制、感应放大器（Sense Amplifier）的设计考量，甚至连DRAM的刷新周期对系统性能的影响都有详细的数学模型支撑。这已经远远超出了“原理”的范畴，简直就是一本浓缩的数字集成电路应用手册。在讲到数据通路和控制单元的设计时，作者似乎化身为一位经验老到的系统架构师，将一个复杂处理器的设计流程拆解成了模块化的、可管理的步骤。他没有直接给出某个现成的处理器结构，而是引导读者从零开始，一步步讨论如何选择合适的算术逻辑单元（ALU），如何设计指令译码器，以及如何通过微码（Microcode）或硬连线逻辑（Hardwired Logic）来实现控制逻辑。这种由小及大的构建方式，让人对现代CPU和DSP的基本结构有了非常深刻且不会过时的认识。阅读过程中，我经常需要停下来，对照着一些更底层的半导体物理知识来印证书中的论点，每一次深入探究都让我对数字信号处理的“魔法”有了更踏实的理解。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来概括阅读这本书的体验，我会选择“结构化思维的重塑”。它不仅仅是一本技术手册，更像是一套严谨的思维训练系统。书中对时序分析的讲解尤其体现了这一点。它没有止步于简单的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的计算公式，而是引入了先进的路径分析方法，如最坏情况（Worst-Case）和最好情况（Best-Case）分析，并结合了工艺角（Process Corners）的概念，清晰地展示了温度、电压波动如何影响时序裕量。这种将物理世界的变数纳入到逻辑设计范畴的做法，极大地提升了我对数字系统鲁棒性的理解。此外，书中对不同抽象层次的描述切换自如，从最底层的晶体管开关，到中层的RTL代码逻辑，再到高层的系统级功能划分，作者总能找到最恰当的语言和图示，引导读者在高低层级之间进行有效的转换和映射。每一次阅读，都像是在给我的数字设计知识体系进行一次彻底的“碎片整理”和“重构”，让我感觉自己的分析问题的视角和深度都得到了显著的提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的篇幅虽然不薄，但阅读体验却异常流畅，这得益于其独特的章节组织逻辑。它并没有采用传统上先讲完所有组合逻辑再讲所有时序逻辑的僵硬划分。相反，在介绍完基本元件后，它立即转向了数据传输和时钟域交叉（Clock Domain Crossing, CDC）的处理方法。对于处理高速数据采集和异步系统设计的我来说，CDC部分简直是及时雨。书中将异步握手协议（如流水灯信号同步）和更复杂的跨时钟域FIFO（First-In, First-Out）的建立与保持时间分析，用非常直观的波形图进行了建模。我尤其喜欢它对亚稳态（Metastability）现象的讲解，不仅仅是描述了它是什么，更是详细分析了为什么会发生，以及如何通过增加同步器链（如两级或三级同步器）来将错误概率降低到可接受的范围。这种对“工程中必须面对的问题”的直面态度，让这本书充满了实用主义的魅力。此外，它对并行处理和流水线技术的介绍，也并非简单的速度提升描述，而是深入探讨了数据依赖性和控制冒险的解决方法，这为我后续进行更高级的并行算法设计打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆