计算机组成原理习题与解析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:徐爱萍

出品人:

页数:414

译者:

出版时间:2007-1

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787302147718

丛书系列:“十一五”规划计算机主干课程辅导丛书

图书标签:

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《数字逻辑电路设计与应用》 本书深入探讨了现代数字逻辑电路的设计原理、方法与实际应用。从最基础的逻辑门电路出发，逐步深入到组合逻辑和时序逻辑的设计，涵盖了二进制运算、逻辑代数、卡诺图化简、组合逻辑电路（如编码器、译码器、多路选择器、加法器等）的设计与分析，以及时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器、状态机等）的设计方法。 第一部分：数字电路基础 二进制数系统与运算： 详细介绍二进制、八进制、十六进制之间的转换，以及二进制的加、减、乘、除运算。重点讲解补码表示法及其在计算机运算中的重要性。 逻辑代数基础： 阐述布尔代数的基本公理、定理，以及逻辑变量的性质。介绍各种逻辑运算（与、或、非、异或、同或）的真值表和逻辑符号，为后续的电路设计奠定理论基础。 逻辑门电路： 详细讲解基本逻辑门（AND, OR, NOT）和通用逻辑门（NAND, NOR）的工作原理、特性参数及集成实现。分析了由基本逻辑门构成的复杂逻辑功能。 组合逻辑电路： 设计方法： 介绍如何根据逻辑功能描述（真值表、逻辑表达式）设计组合逻辑电路。深入讲解卡诺图（Karnaugh Map）的绘制与化简方法，包括多个变量的情况以及勿勿关心项（Don't Care）的应用，旨在最小化逻辑门数量，提高电路效率。 典型组合逻辑电路： 详细分析和设计了多种重要的组合逻辑电路模块，包括： 编码器与译码器： 如二进制编码器、优先编码器、BCD码译码器、存储器地址译码器等，阐述其在数据选择和控制中的作用。 数据选择器（Multiplexer, MUX）： 讲解其工作原理，如何用于实现逻辑函数和数据路由，并介绍多路选择器的级联。 数据分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 介绍其与数据选择器的区别和应用。 加法器与减法器： 从半加器、全加器出发，设计串行加法器、并行加法器（如行波进位加法器、超前进位加法器），并讲解如何通过补码实现减法运算。 比较器： 设计用于比较两个二进制数大小的电路。 数值转换电路： 如BCD码转7段数码管显示驱动电路。 时序逻辑电路： 基本触发器： 深入剖析各类基本触发器的原理，包括SR锁存器、D触发器、JK触发器、T触发器。讲解它们的构成、触发方式（电平触发、边沿触发）、状态转移特性以及在存储和移位中的作用。 寄存器： 讲解寄存器的概念，以及由触发器构成的移位寄存器（串入串出、串入并出、并入串出、并入并出）的设计与应用，包括数据存储、并行传输等。 计数器： 异步计数器（Ripple Counter）： 分析其结构、工作原理和局限性（如竞争-冒险现象）。 同步计数器（Synchronous Counter）： 讲解状态方程、状态转移图，设计模N计数器（加法、减法、加减法）、十进制计数器、移位寄存器式计数器等。 可预置计数器： 介绍具有预置功能计数器的设计。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 概念与模型： 介绍摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的区别与联系。 设计流程： 详细阐述状态图、状态表的设计，状态的化简，以及如何将其转化为硬件电路（利用触发器和组合逻辑）。 应用实例： 通过实例展示如何设计简单的控制器，如序列信号发生器、交通灯控制器等。 半导体存储器简介： 简要介绍RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）的基本概念、分类（SRAM, DRAM, PROM, EPROM, EEPROM），及其在数字系统中的作用。 第二部分：高级主题与应用 数字系统设计实例： 简单数据处理系统： 设计一个包含简单 ALU（算术逻辑单元）、寄存器组和控制单元的微型数据处理系统。 通信接口模块： 讲解并行接口与串行接口的基本原理，以及简单的接口设计。 计时与测量系统： 基于计数器和触发器设计简单的数字时钟、秒表或频率计。 集成电路（IC）与FPGA简介： TTL与CMOS逻辑系列： 简要介绍两种主要的数字集成电路逻辑系列，包括其电气特性和兼容性。 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）的基本结构、工作原理，以及它们在现代数字电路设计中的重要地位。 硬件描述语言（HDL）： 简要提及Verilog或VHDL在PLD/FPGA设计中的作用。 本书特色： 体系结构清晰： 从基础到高级，循序渐进，易于理解。 理论与实践结合： 理论讲解严谨，同时结合大量的实例和设计流程，帮助读者掌握实际应用能力。 化简方法强调： 重点突出卡诺图等逻辑化简技术，培养读者优化电路设计的能力。 状态机设计详细： 深入阐述有限状态机的设计方法，为复杂控制器件的设计打下基础。 适用对象广泛： 适合高等院校电子工程、计算机科学、自动化等专业学生，以及从事数字电路设计、嵌入式系统开发的工程技术人员。 通过学习本书，读者将能够深入理解数字逻辑电路的设计原理，掌握构建复杂数字系统的基本方法，为进一步学习微处理器、数字信号处理等相关领域打下坚实的基础。

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从一个资深工程师的角度来看，这本书的深度和广度都达到了一个非常高的水平。它没有停留在经典的冯·诺依曼结构介绍上就止步不前，而是进一步探讨了现代计算机系统中的关键挑战和前沿解决方案。例如，书中对于指令集的演变、超标量和乱序执行的原理剖析得尤为透彻，这些内容往往是初级教材所不具备的。它的讲解逻辑非常严密，每引入一个新的技术点，都会先从它要解决的性能瓶颈入手，让你深刻理解这个技术存在的必要性，而不是单纯为了炫技而堆砌复杂的概念。这本书真正培养的是读者的系统思维能力，让你学会如何从整体架构上去优化性能，去权衡时间复杂度和空间复杂度的关系。它不仅是学习工具，更是一本激发高级设计思考的宝典，我计划将它作为我们团队新员工培训的指定读物。

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这本书简直是我的救星！我一直在寻找一本既能深入讲解理论，又能提供海量实战练习的计算机组成原理教材，市面上很多书要么理论过于晦涩难懂，要么练习题敷衍了事，让人读完还是云里雾里。这本书的结构设计非常巧妙，它不是简单地堆砌知识点，而是层层递进，从最基础的数制和逻辑门开始，逐步深入到指令系统、存储器层次结构和I/O控制。特别是它对CPU工作原理的阐述，通过清晰的图示和分步解析，让我这个初学者也能迅速掌握流水线、数据通路等复杂概念。更让我惊喜的是，书后的习题部分，覆盖面极广，从选择题到设计题应有尽有，每道题的解析都详尽到仿佛是位耐心的老师在旁边手把手指导，让你不仅知道“是什么”，更明白“为什么”。这本书极大地弥补了我之前学习过程中的知识盲区，极大地提升了我对底层硬件的直观理解。我强烈推荐给所有正在啃这门硬骨头课程的同学，有了它，你再也不怕面对期末考试的挑战了。

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说实话，我对技术书籍通常抱有一种敬而远之的态度，总觉得那些动辄几百页的硬核教材读起来太过枯燥乏味，很容易让人在第一章就打退堂鼓。然而，这本书却意外地抓住了我的注意力。它并非那种冷冰冰的教科书，而是充满了“人情味”。作者在讲解一些核心概念时，总会穿插一些生动的比喻或者历史背景，使得那些抽象的电子学原理变得鲜活起来。例如，它将Cache的设计比作图书馆的快速阅览区，将虚拟内存的管理比作智能化的仓库调配，这种类比非常接地气。读这本书的过程更像是一次探险，每翻过一页都能发现新的乐趣。对于我这种更偏向应用层面的开发者来说，这本书成功地拉近了我与硬件世界的距离，让我明白了程序是如何一步步被“翻译”成机器能懂的指令并高效执行的。如果你也曾被复杂的硬件结构劝退，这本书或许是你重拾信心的最佳选择。

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我刚接触计算机系统设计时，感觉自己像是在迷雾中摸索，很多关于中断处理和总线仲裁的细节总是模棱两可。市面上很多参考资料要么只停留在概念层面，要么直接跳过了中间的推导过程，让人抓狂。这本书的价值恰恰在于它对“过程”的极致挖掘。它没有回避那些繁琐但至关重要的细节，反而将其视为学习的重点。比如，在讲解DMA控制器的工作流程时，书中不仅画出了时序图，还详细分析了在不同总线竞争场景下数据的传输顺序和状态机的转换，这对于理解高性能I/O至关重要。我甚至发现，书中的一些设计思想和现代处理器架构有着很强的映射关系，这说明作者的知识储备非常扎实，紧跟行业前沿。我把它放在案头，时不时翻阅一下，总能从中汲取到新的灵感，它已经从一本参考书变成了一位良师益友。

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这本书的装帧设计和排版质量也值得称赞。在如今这个快节奏的时代，阅读体验同样重要。纸张的质感很舒服，阅读时不会反光刺眼，长时间盯着屏幕或纸面阅读也不会感觉眼睛太累。更重要的是，书中大量的图表，尤其是那些关于数据流和控制流的插图，都采用了高质量的矢量图形，线条清晰锐利，颜色搭配合理，使得原本就复杂的内部结构一目了然。我尤其欣赏它在术语处理上的严谨性，每一个专业词汇的引入都伴随着精确的定义和缩写说明，这对于非科班出身的我来说，极大地降低了理解的门槛。很多其他教材的图表模糊不清，需要读者自行脑补，这本书则彻底杜绝了这种困扰。这本厚厚的书，能做到如此精良的制作工艺，足见出版方和作者对读者的尊重。

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