计算机硬件技术(下册)

计算机硬件技术(下册) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育出版社
作者:孙德文
出品人:
页数:272
译者:
出版时间:2006-2
价格:27.50元
装帧:
isbn号码:9787040186451
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机
  • 硬件
  • 教材
  • 计算机硬件
  • 硬件技术
  • 计算机组成原理
  • 数字电路
  • 微处理器
  • 存储器
  • I/O接口
  • 主板
  • 电源
  • 外设
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具体描述

“计算机硬件技术”是对“数字逻辑”、“计算机组成原理”、“微型计算机技术”和“计算机系统结构”4门硬件课程进行整合后的一门综合性课程。《计算机硬件技术》是《计算机硬件技术》的下册,共4章。主要内容包括输入/输出技术、可编程I/0接口芯片和芯片组、实用接口技术和计算机系统结构概述。《计算机硬件技术》结构优化、内容精炼、重点突出,各章配有丰富的例题和习题,适用于计算机学院、软件学院和理工科各专业的“计算机硬件”课程,也可供在计算机领域从事相关工作的工程技术人员参考。

好的,下面是一本名为《计算机硬件技术(下册)》的图书简介,内容不包含该书所涵盖的硬件技术细节,而是聚焦于其他领域的知识体系构建。 --- 《数字时代下的认知工程与信息伦理》 前言:超越硅基的思考疆域 在飞速发展的数字洪流中,我们习惯于将焦点锁定在硬件的迭代速度与软件的复杂算法之上。然而,随着信息渗透到社会肌理的每一个角落,一个更为根本性的问题浮现出来:人类如何有效地驾驭这些工具?如何确保技术进步与人类福祉并行不悖? 《数字时代下的认知工程与信息伦理》正是在这样的时代背景下应运而生。本书旨在为读者提供一个宏观的、跨学科的视角,深入探讨信息技术对人类心智结构的影响,并在此基础上构建一套负责任的数字行为规范。我们相信,真正的技术前沿,不在于芯片的纳米尺度,而在于思想的深度与广度。 第一部分:认知负荷与心智模型重构 本部分着眼于信息爆炸时代下,人类认知系统面临的挑战。我们不再探讨处理器如何执行指令,而是关注信息流如何重塑我们的思维模式。 第一章:超载的感官与决策疲劳 本章首先剖析了现代信息环境(如社交媒体、即时通讯工具)如何持续性地刺激我们的多巴胺系统,导致注意力碎片化。我们引入了“认知带宽”的概念,并探讨了如何通过系统性的信息过滤和主动的注意力管理策略来对抗这种慢性疲劳。内容深入分析了人类在面对海量不确定性信息时,如何进行启发式判断,以及这种判断在面对精心设计的算法推荐时可能产生的系统性偏差。我们将探讨“信息茧房”对知识获取结构的影响,并提出基于心智科学的“信息摄入优化模型”。 第二章:具身认知与虚拟现实的心灵印记 传统的认知科学侧重于大脑的内部运算,而本章则转向“具身认知”——即身体经验如何塑造思维。随着虚拟现实(VR)、增强现实(AR)技术的成熟,我们开始在数字空间中建立新的“身体感”。本书详细分析了当物理边界被模糊时,个体对自我、空间和时间感知的微妙变化。我们研究了长时间沉浸于高拟真模拟环境后,大脑皮层如何适应新的感官输入,以及这种适应性如何反作用于现实世界的行为模式。这部分内容大量借鉴了现象学哲学和神经可塑性的最新研究成果。 第三章:叙事构建与数字记忆的固化 人类通过叙事来理解世界。在数字媒体时代,信息的传播速度和可修改性极大地改变了叙事的主导权。本章关注“数字遗留物”对个人历史记忆的影响。我们考察了云存储、自动备份和时间线算法如何干预我们对过去事件的重构,以及这种外置的、永久性的记忆系统如何影响我们身份认同的构建过程。探讨的重点在于,当记忆的“可擦除性”降低时,个体承受的心理压力,以及如何进行有意识的“数字遗忘”。 第二部分:信息权力与社会结构重塑 本部分将视角从个体心智扩展至社会层面,探讨信息技术如何成为权力分配和结构稳定的核心要素。 第四章:算法治理与“黑箱”的社会责任 本书深入剖析了现代社会治理中日益增强的算法依赖性。我们不讨论算法实现的具体代码,而是侧重于算法决策的“社会学后果”。从信贷评分到司法辅助决策,算法扮演着越来越重要的角色。本章的核心在于界定“算法透明度”的伦理底线,并提出一套针对非线性复杂系统的“可解释性框架”(Explainability Framework),用以评估和问责那些看似客观实则带有隐性偏见的自动化系统。 第五章:数字主权与数据生态的地理政治学 数据已成为新的战略资源。本章分析了数据流动性与国家主权之间的紧张关系。我们探讨了不同法律体系(如欧盟的GDPR与美国的数据资本主义模式)在维护个体权利和促进技术创新之间的权衡。内容涵盖了跨境数据流动协议的博弈,以及在云计算基础设施日益集中的背景下,如何保障信息的地域安全性和文化独特性。这部分内容侧重于国际关系和监管政策的宏观分析。 第六章:身份的流动性与数字公民权的构建 在网络空间中,身份(Identity)不再是单一、固定的标签,而是由多个数字足迹构成的动态集合。本章研究了去中心化身份(DID)技术对传统身份认证体系的颠覆潜力。我们探讨了在缺乏中央权威机构的情况下,如何建立信任机制,以及如何保障数字弱势群体的“数字公民权”——即在信息社会中参与和受益的基本权利。这涉及对数字鸿沟的重新定义,并提出了包容性技术推广的社会模型。 第三部分:伦理前沿与未来人机共存 最后一部分前瞻性地探讨了在人工智能日益复杂化的背景下,人类需要预设的伦理边界和价值导向。 第七章:意图性与机器能动性边界 随着生成式AI的快速发展,判断信息的“意图性”变得越发困难。本章着重探讨了哲学上对“意图”的定义在信息时代的适用性。我们区分了基于训练数据模式的“拟态”行为和真正意义上的“目标设定”,并讨论了当机器输出与人类意图产生冲突时,责任的归属问题。本书强调,构建负责任的AI,首先需要清晰界定人类与机器各自的“主体性”范围。 第八章:价值对齐与共生文明的构建 “价值对齐”(Value Alignment)是确保超级智能系统不偏离人类核心利益的关键挑战。本章探讨了将复杂的、往往是相互矛盾的人类价值观(如自由、安全、公平)编码进复杂系统的困难。我们提出了一种“动态伦理框架”,该框架允许系统在特定情境下根据预设的伦理权重矩阵进行微调,从而避免僵化的道德规则导致的灾难性后果。最终目标是促进一种相互尊重、共同演化的“人机共生文明”。 结语:重拾对“意义”的追问 《数字时代下的认知工程与信息伦理》不是一本关于如何构建更快速处理器的指南,而是一本关于如何构建更清晰、更负责任的思维模式的地图。技术本身是中立的工具,但工具的部署决定了我们的未来走向。希望本书能引导读者超越硬件的物质表象,深入到信息时代的精神内核,重新定义我们作为信息处理者和信息创造者的角色。 ---

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读后感

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用户评价

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老实说,一开始我被这本书的厚度给“吓”到了,但当我真正翻开它,并开始深入阅读时,我发现自己完全沉浸在了计算机硬件的世界里,无法自拔。作者对每一个硬件组件的解析都充满了细节,并且非常注重它们之间的相互关系。比如,在讲解 CPU 的指令集时,它不仅介绍了 x86 和 ARM 等主流指令集架构的特点,还深入分析了 RISC 和 CISC 的设计哲学以及它们在不同应用场景下的优劣。这让我对软件最终是如何转化为硬件指令并被执行的有了更深刻的认识。另外,书中关于存储器层次结构(memory hierarchy)的讲解也是非常详尽,它详细阐述了 L1, L2, L3 缓存的设计理念、工作原理以及它们之间的协同关系,并且还分析了缓存缺失(cache miss)对性能的影响,这让我对如何优化程序以提高缓存命中率有了更深的理解。我尤其对书中关于 I/O 接口和协议的介绍印象深刻,比如 PCIe 的详细解析,让我了解了它是如何通过多通道、差分信号和复杂的协议来实现高带宽、低延迟的数据传输。这对于理解高性能显卡和固态硬盘为何能实现如此惊人的性能至关重要。这本书的内容非常扎实,很多地方都需要反复琢磨,但一旦理解了,你会觉得之前很多困惑的问题都迎刃而解了。

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这本书的写作风格,让我感觉作者真的是一个非常严谨且经验丰富的工程师。它没有华丽的辞藻,没有花哨的图表,但每一句话、每一个公式都直击要害。它更像是一份详细的技术报告,或者是一本给同行看的内部资料,而不是给普通爱好者读的入门书籍。但是,如果你真的想理解现代计算机硬件是如何构建的,并且愿意投入时间和精力去学习,那么这本书绝对是值得的。我特别喜欢它对各个组件之间的接口和协议的描述,例如,它详细解释了 PCI Express (PCIe) 的工作原理,包括它的链路层、事务层和物理层,以及如何通过多通道和差分信号实现高带宽传输。这让我对显卡、固态硬盘等高性能设备能够如此快速地与主板通信有了清晰的认识。此外,书中对内存控制器和 DDR 内存的技术细节也做了深入的讲解,包括时序参数(如 CAS latency, tRCD, tRP)的含义以及它们对性能的影响,这对于理解内存性能的瓶颈非常有帮助。我甚至觉得,如果要去设计或者调试一些底层的硬件驱动,这本书提供的知识储备会非常宝贵。书中的一些关于浮点运算单元(FPU)和 SIMD 指令集的介绍,也让我对 CPU 的计算能力有了更深刻的理解,原来 CPU 在处理大量重复性计算时,可以通过这些特殊的指令集来大幅提升效率。这本书的深度,可能对于非计算机专业背景的读者来说会有些挑战,但如果你是计算机科学、电子工程等相关专业的学生或者从业者,这本书绝对是你案头必备的参考书。

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这本书的价值,绝不仅仅在于它提供了多少知识点,更在于它教会了我一种系统性的分析方法。我一直以为硬件都是独立的个体,但这本书让我看到了它们之间千丝万缕的联系。比如,在讲到 CPU 与内存的交互时,作者详细阐述了内存控制器(memory controller)的作用,以及它如何管理 CPU 对内存的访问请求。这让我明白了,CPU 的频率高低并非决定一切,内存的带宽和延迟同样是影响整体性能的关键因素。书中对 DDR 内存技术(如 DDR3, DDR4, DDR5)的演进和特性做了详细的介绍,包括它们在时钟频率、预取技术、数据传输方式上的不同,以及这些改进是如何带来性能的提升的。我还对书中关于缓存一致性协议(cache coherence protocols)的讲解印象深刻。在多核处理器中,如何确保所有核心都能访问到一致的数据是一个非常复杂的问题,而 MESI、MOESI 等协议的引入,则有效地解决了这个问题。作者通过详细的图示和解释,让我理解了这些协议的工作流程,以及它们在保证数据一致性方面的作用。这本书还涉及了一些关于功耗管理和热量控制的技术,这对于我们设计高性能、低功耗的电子产品至关重要。了解这些底层原理,有助于我们更全面地评估和选择合适的硬件组件,从而优化整个系统的性能和能效。

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我一直对计算机的底层工作原理很感兴趣,尤其是在经历了几次电脑性能瓶颈的困扰后,我下决心要深入了解硬件。这本书,可以说是我寻找的答案的集合。它非常系统地介绍了现代计算机的各个组成部分,并且对它们的工作原理进行了深入的剖析。我印象最深的是关于 CPU 内部架构的讲解,比如流水线(pipeline)技术如何提高指令执行的效率,超标量(superscalar)技术如何实现指令级并行,以及乱序执行(out-of-order execution)如何进一步提升 CPU 的利用率。这些技术细节的讲解,让我对 CPU 的强大计算能力有了更深的敬畏。另外,书中对存储器层次结构(memory hierarchy)的详细阐述,也让我明白了为什么会有 L1, L2, L3 缓存的存在,以及它们是如何协同工作以减少 CPU 访问主内存的延迟的。特别是关于缓存一致性(cache coherence)的介绍,让我了解了在多核处理器中,如何保证所有核心都能访问到最新、最一致的数据,这是一个非常复杂但至关重要的技术。这本书还涵盖了 I/O 子系统,包括各种总线接口(如 PCIe, SATA, USB)以及 DMA(Direct Memory Access)技术,这些内容对于理解外部设备如何高效地与主内存进行数据交换非常有帮助。我甚至觉得,如果要去从事一些底层软件开发或者硬件调优的工作,这本书提供的知识储备会是非常宝贵的。

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这本书的阅读体验,有点像是参加了一场深度技术交流会,充满了干货,也充满了启发。作者的写作风格非常直接,不回避复杂的技术细节,并且总是能把抽象的概念用清晰的语言和恰当的比喻来解释。我尤其喜欢它在讲解 CPU 缓存时,用“仓库”和“货架”来比喻多级缓存的设计,这让我对缓存的容量、速度和命中率有了更直观的理解。书中关于内存控制器(memory controller)的讲解也让我大开眼界,原来 CPU 并不能直接访问内存,而是需要通过一个专门的控制器来管理和调度对内存的访问请求。这让我明白了为什么内存频率的提升并不能线性地带来性能的提升,还需要考虑内存控制器的效率和内存总线的带宽。此外,书中对 I/O 接口和协议的介绍也相当精彩,比如 PCIe 的详细解析,让我了解了它是如何通过多通道、差分信号和复杂的协议来实现高带宽、低延迟的数据传输。这对于理解高性能显卡和固态硬盘为何能实现如此惊人的性能至关重要。书中的一些关于存储器管理和虚拟内存的章节,也为我理解操作系统如何高效地管理和利用内存提供了重要的理论基础。总之,这本书不仅仅是一本技术手册,更是一本能够帮助读者建立起对计算机硬件整体认知框架的优秀著作。

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这本书的魅力在于,它能让你从“使用者”的视角,转变为一个“思考者”,甚至是一个“创造者”。我过去只关心电脑能跑多快,游戏帧数够不够高,但读了这本书之后,我开始关注“为什么”它能跑得这么快,或者“为什么”它会在这里卡住。书中对存储器层次结构(memory hierarchy)的讲解,让我对 RAM、SSD、HDD 之间的性能差异以及它们在整个系统中的作用有了更深的理解。作者并没有停留在“内存快,硬盘慢”这种表层概念,而是深入到 DRAM 的单元结构、NAND Flash 的读写机制,以及 SSD 控制器的工作原理。特别是关于固态硬盘(SSD)的垃圾回收(garbage collection)和磨损均衡(wear leveling)技术,让我了解到了 SSD 在使用过程中需要解决的复杂问题,以及这些技术如何影响 SSD 的寿命和性能。书中的一些关于总线仲裁(bus arbitration)和中断处理(interrupt handling)的章节,也让我对计算机系统如何管理和协调各种硬件设备有了更清晰的认识。我印象最深的是关于 I/O 性能的章节,作者详细介绍了 DMA(Direct Memory Access)的原理,以及它如何绕过 CPU 直接进行数据传输,从而极大地提高了数据传输的效率。这对于理解那些需要大量数据读写的设备(如网卡、显卡)为何能够快速响应至关重要。

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坦白讲,当初选择这本书,主要是因为我最近在做一个跟嵌入式系统相关的项目,需要更深入地了解底层硬件的细节,尤其是那些在操作系统层面之上、但又直接影响系统性能的关键组件。这本书的内容,可以说是相当扎实,一点都不“水”。它不像很多科普读物那样,只讲一些大家熟知的概念,而是非常细致地剖析了各种硬件模块的工作原理和设计哲学。比如,在讲到存储器的时候,书中详细介绍了 DRAM 的读写时序,以及不同类型缓存(L1, L2, L3)的结构和它们之间的协同工作机制,这对于理解 CPU 的访存行为至关重要。我过去总以为内存就是一块大空间,CPU 需要什么数据就直接去取,看了书才知道,这中间涉及到多么复杂的调度和延迟处理。特别是关于缓存的介绍,作者用非常形象的比喻解释了“局部性原理”以及它如何被硬件利用来提升性能,这让我对“命中率”和“不命中”有了更直观的理解。此外,书中对 I/O 子系统也做了详尽的阐述,包括各种总线(如 SATA、NVMe)的接口协议,以及 DMA(直接内存访问)的原理,这对于理解硬盘、网卡等外部设备如何高效地与主内存交互非常有帮助。对于我这个想把项目性能做到极致的开发者来说,这些细节的了解简直是如获至宝。书中还讨论了一些关于功耗管理和散热的技术,这在很多嵌入式应用中是不可忽视的因素,能够延长设备寿命,减少维护成本。虽然有些地方的技术术语比较专业,需要反复咀嚼,但一旦理解了,你会发现之前的许多“黑盒”原理都变得清晰起来。

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这本书,我得说,简直是打开了我对计算机硬件世界的一扇新大门,而且这扇门还是由最顶级的工匠精心打磨过的。之前我对硬件的理解,停留在“CPU是脑子,内存是临时记忆”这种非常基础的层面,甚至连显卡的作用都只是模糊地知道“玩游戏需要好显卡”。拿到这本《计算机硬件技术(下册)》之后,我才意识到,原来我之前所知的,不过是冰山一角。这本书的内容,从处理器架构的微观细节,到存储器层次结构的精妙设计,再到 I/O 设备的种类繁多与协同工作,无不让我惊叹于现代计算机系统设计的复杂性和智慧。作者并非简单地罗列技术名词,而是深入浅出地讲解了这些硬件是如何协同工作的,它们之间的数据流是怎样进行的,以及为什么会有这样的设计。比如,在讲解缓存一致性协议时,我感觉自己仿佛置身于一个精密运作的工厂,每个 CPU 核心都在小心翼翼地维护着自己手中的“数据副本”,同时又时刻关注着其他核心的状态,生怕出现信息不同步的情况。这种对底层原理的剖析,让我对计算机的运行效率和性能瓶颈有了更深刻的认识。我过去总觉得电脑慢了就是内存不够,或者CPU不行,但看了这本书才知道,缓存的命中率、总线的带宽、I/O 设备的延迟等等,都可能成为制约性能的关键因素。而且,书中还涉及了当前一些前沿的硬件技术,比如 GPU 的并行计算原理、FPGA 的可重构特性,以及一些新兴的存储技术,这让我对接下来的计算机技术发展趋势有了一个初步的了解。我尤其喜欢书中对于各种接口标准和总线协议的讲解,比如 PCIe 和 USB 的演进,它们是如何在速度、兼容性和成本之间取得平衡的,这背后蕴含的工程智慧是令人佩服的。总而言之,这本书不愧为一本深入的计算机硬件技术专著,它不仅提供了丰富的知识,更重要的是,它教会了我如何去思考计算机硬件,如何去分析和解决与之相关的问题。

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这本书的深度和广度,确实超出了我的预期。我原本以为这本书会侧重于某个特定的硬件领域,但没想到它几乎涵盖了现代计算机系统中所有核心的硬件组件,并且都做了非常深入的讲解。例如,在 CPU 架构方面,它不仅介绍了流水线、超标量、乱序执行等基本概念,还深入探讨了分支预测、指令预取等高级优化技术,这让我对 CPU 如何在微观层面实现高效计算有了更清晰的认识。另外,关于存储器层次结构(memory hierarchy)的讲解也是非常精彩,它详细介绍了 L1, L2, L3 缓存的设计理念、工作原理以及它们之间的协同关系,并且还分析了缓存缺失(cache miss)对性能的影响,这让我对如何优化程序以提高缓存命中率有了更深的理解。书中对 I/O 子系统的阐述也同样详尽,它介绍了各种总线接口(如 PCIe, SATA, USB)的电气特性和协议规范,以及 DMA(Direct Memory Access)技术如何实现高效的数据传输。这对于理解各种外部设备(如显卡、固态硬盘、网卡)如何与主板进行高速通信至关重要。我尤其欣赏书中对于一些前沿技术的介绍,例如 GPU 的并行计算架构、FPGA 的可重构计算以及一些新兴的存储技术。这些内容让我对计算机硬件的未来发展趋势有了初步的了解,也激发了我对这些领域的进一步探索兴趣。

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我之前总是对“冯·诺依曼结构”和“哈佛结构”这些概念感到模糊,只知道它们是计算机体系结构的两种基本模型,但具体有什么区别,以及在现代计算机中是如何体现的,一直没能完全弄明白。这本书在这个方面做了非常细致的讲解,它不仅解释了这两种结构的理论基础,还深入剖析了在现代高性能处理器中,例如多核 CPU 和 GPU 中,这些结构的演变和融合,是如何为了克服“冯·诺依曼瓶颈”而进行的优化。我尤其对书中关于指令流水线(instruction pipeline)和超标量(superscalar)执行技术的解释印象深刻。作者通过详细的图示和文字,一步步地展示了 CPU 如何将一条指令的执行分解成多个阶段,并且能够同时执行多条指令的不同阶段,从而提高整体的吞吐量。这种对 CPU 内部工作机制的剖析,让我觉得就像在观察一个极其精密的机械装置,每个部件都在高效地运转。另外,关于缓存一致性(cache coherence)的讲解,也让我豁然开朗。在多核系统中,每个核心都有自己的私有缓存,如何保证所有核心都能访问到最新、最一致的数据,这是一个非常复杂的问题,而书中所介绍的 MESI、MOSI 等缓存一致性协议,则提供了解决这个问题的有效方案。理解了这些,我才真正明白为什么多核处理器的性能提升并不是简单的线性关系,而会受到缓存一致性协议的开销影响。

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作者就是老师...

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