计算机硬件技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:李继灿

出品人:

页数:365

译者:

出版时间:2007-6

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787302144915

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《电子元器件实用手册》 本书是一本面向广大电子爱好者、技术人员及相关专业学生的实用工具书，旨在全面梳理和介绍当前电子领域中常用、关键的电子元器件。内容涵盖了从基础的电阻、电容、电感，到复杂的集成电路、传感器、执行器等多个维度，力求为读者提供一个清晰、准确、易于理解的元器件知识体系。 第一部分：被动元器件深度解析 本部分将详细介绍电子电路中最基本、最核心的被动元器件。 电阻器 (Resistors)： 基本原理与分类： 讲解电阻的欧姆定律，以及不同材质（碳膜、金属膜、线绕等）和结构（插件、贴片、精密、功率）电阻的特性与应用场景。 关键参数： 详细阐述阻值、功率、精度、温度系数、噪声等参数的意义及其对电路性能的影响。 特殊电阻： 介绍热敏电阻（NTC、PTC）、压敏电阻、光敏电阻、可调电阻（电位器、微调电阻）等功能性电阻的工作原理、选型要点和典型应用。 实际应用： 通过具体电路实例，如限流电阻、分压电阻、偏置电阻、衰减电阻等，说明电阻在实际电路设计中的作用。 电容器 (Capacitors)： 基本原理与分类： 讲解电容器的充放电特性，以及不同介质（陶瓷、电解、薄膜、钽电解等）和结构（插件、贴片、高压、低ESR）电容器的性能特点。 关键参数： 深入分析电容量、耐压、精度、等效串联电阻 (ESR)、损耗角正切 (tanδ)、漏电流、频率特性等参数对电路的影响。 特殊电容： 介绍超级电容器（法拉电容）、可变电容器、压敏电容等在储能、滤波、调谐等方面的独特应用。 实际应用： 演示电容器在滤波电路、耦合电路、储能电路、定时电路、旁路等方面的实际功能。 电感器 (Inductors)： 基本原理与分类： 解释电感器对电流变化的阻碍作用，以及不同磁芯材料（铁氧体、铁硅铝、空气等）和绕制结构（固定电感、可调电感、功率电感、射频电感）的特点。 关键参数： 详细解读电感量、饱和电流、直流电阻 (DCR)、品质因数 (Q值)、自谐振频率 (SRF) 等参数对电路性能的意义。 特殊电感： 介绍变压器、共模电感、阻流圈等具有特定功能的电感器件。 实际应用： 展示电感器在滤波（LC滤波）、振荡电路、储能（DC-DC转换器）、变压、信号耦合等应用中的关键作用。 第二部分：半导体元器件基础与应用 本部分将重点介绍电子技术的核心——半导体元器件，从基本原理到复杂集成电路。 半导体基础： 简要介绍半导体的晶体结构、载流子、PN结形成及其特性，为理解后续元器件打下基础。 二极管 (Diodes)： 基本类型： 详述整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、肖特基二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管 (LED) 的工作原理、特性曲线和主要参数。 应用实例： 分析二极管在整流、稳压、限幅、检测、指示照明等电路中的作用。 三极管 (Transistors)： BJT (双极结型晶体管)： 详细讲解NPN和PNP型BJT的结构、工作原理、输出特性曲线、放大模式和开关模式，以及关键参数如电流放大系数 (β)、跨导 (gm) 等。 FET (场效应晶体管)： 介绍JFET（结型场效应管）和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管）的工作原理、栅极控制特性、增强型和阻断型MOSFET的区别，以及关键参数如阈值电压 (Vth)、跨导 (gm) 等。 应用实例： 展示三极管在放大电路（共发射、共集电极、共基极）、开关电路、逻辑门电路、功率驱动等方面的应用。 集成电路 (Integrated Circuits - ICs)： 基本概念与分类： 解释什么是集成电路，以及按功能（模拟IC、数字IC）、集成度（SSI、MSI、LSI、VLSI）等分类。 常用模拟IC： 重点介绍运算放大器 (Op-amp) 的核心功能、典型应用（反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分电路）以及其他常用模拟IC（如定时器IC 555、低压差线性稳压器等）。 常用数字IC： 介绍逻辑门（与门、或门、非门、与非门、或非门）、触发器（SR、JK、D、T）、计数器、移位寄存器、多路选择器、译码器等基本数字逻辑芯片。 微控制器 (Microcontrollers - MCUs)： 概述MCU的组成（CPU、内存、I/O端口、定时器、中断控制器等），以及其在嵌入式系统中的核心地位。 专用集成电路 (ASICs) 与可编程逻辑器件 (PLDs/FPGAs)： 简要介绍ASIC的定制化优势和PLD/FPGA的灵活性与应用。 第三部分：传感器、执行器及其他关键元器件 本部分将拓展到更广泛的电子元器件，涵盖感知和驱动层面。 传感器 (Sensors)： 分类与原理： 介绍各类传感器的工作原理，包括温度传感器（热电偶、RTD、NTC/PTC）、压力传感器、光传感器（光敏电阻、光电二极管、光电晶体管）、湿度传感器、加速度传感器、陀螺仪、气体传感器等。 信号调理： 简述传感器输出信号的特点（模拟/数字、线性/非线性）以及信号调理电路（放大、滤波、A/D转换）的重要性。 执行器 (Actuators)： 电机与驱动： 讲解直流电机、步进电机、伺服电机的工作原理，以及电机驱动电路（H桥、PWM驱动）的设计要点。 继电器与固态继电器 (SSR)： 介绍继电器的工作原理、选型参数（触点类型、耐压、电流、线圈电压）以及SSR的无触点优势。 蜂鸣器、扬声器： 介绍发声器件的工作原理及驱动方式。 电源管理元器件： 稳压器： 详细介绍线性稳压器（LDO）和开关稳压器（DC-DC转换器）的工作原理、效率、噪音等特点，以及如何根据应用场景进行选择。 电源模块： 简述AC-DC、DC-DC电源模块的集成化优势。 通信元器件： 晶振与时钟： 介绍石英晶体振荡器 (Crystal Oscillator) 和其他时钟源在产生稳定时钟信号中的作用。 射频元器件： 简要介绍用于无线通信的元器件，如滤波器、放大器、混频器等（本部分不深入，仅作提及）。 第四部分：元器件选型与应用指导 选型原则： 总结元器件选型的基本原则，包括功能需求、性能参数、工作环境、成本、可靠性、易用性等。 数据手册 (Datasheet) 阅读： 指导读者如何正确解读元器件的数据手册，理解其中的关键参数和电气特性。 常见问题与故障排除： 探讨在实际应用中可能遇到的元器件相关问题，并提供初步的故障排除思路。 实践建议： 鼓励读者通过动手实践，加深对元器件的理解，提升实际电路设计和调试能力。 本书力求语言通俗易懂，图文并茂，辅以大量的实际案例和图表，让读者能够快速掌握电子元器件的核心知识，为进一步学习和开发奠定坚实的基础。本书并非是对某个特定硬件系统进行深入介绍，而是侧重于构成这些系统的“积木块”——电子元器件本身的原理、特性与应用。

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这本《计算机硬件技术基础》简直是我的救星！作为一名刚刚踏入计算机科学领域的新手，我对那些复杂的芯片、电路板和各种接口总是感到一头雾水。这本书的讲解方式极其清晰，完全没有那种高高在上的技术术语堆砌感。它就像一位耐心十足的导师，一步一步地把我领进了数字世界的大门。我尤其喜欢它对CPU工作原理的剖析，它没有停留在抽象的概念上，而是用非常生动的比喻解释了取指、译码、执行这几个核心步骤，让我对计算机的“思考”过程有了具象化的理解。书中的图示也做得非常精美且富有启发性，每一个架构图都像是精心设计的导览图，让我在梳理知识脉络时事半工半倍。读完关于内存层级结构的章节后，我终于明白了为什么固态硬盘比机械硬盘快那么多，也理解了缓存（Cache）在提升整体性能中的关键作用。这本书的价值不仅仅在于知识的传递，更在于它为我建立了一个坚实而可靠的底层认知框架，这对我后续学习操作系统、编译原理等更上层面的课程至关重要。它让我明白，万丈高楼平地起，硬件基础的扎实是多么不可或缺。

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坦白说，我原本对这种偏“基础”的书籍抱持着一种实用主义的态度：能用就行，不必深入。然而，阅读这本《计算机硬件技术基础》的过程，却彻底颠覆了我的看法。它的深度和广度远远超出了我对“入门读物”的预期。作者在论述总线结构和I/O控制时，不仅介绍了传统的并行和串行传输方式，还深入探讨了现代高性能计算中如何利用DMA（直接内存访问）来减轻CPU的负担，这一点在其他同类书籍中是很少能看到的细致讲解。更让我惊艳的是，书中对不同存储介质的物理特性与逻辑管理进行了交叉对比，比如解释了磁阻随机存取存储器（MRAM）和相变存储器（PCM）等下一代非易失性存储技术的基本原理和挑战。这使得本书不仅仅是一本对现有技术的“说明书”，更像是一份面向未来的技术前瞻报告。对于希望在硬件设计或底层软件开发领域深耕的读者来说，这种前瞻性视角是弥足珍贵的，它引导我们去思考“下一个十年”的计算架构会是什么样子。

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作为一名侧重于系统软件优化的工程师，我一直觉得我对硬件的理解存在一个“黑箱”效应，尤其是对PCIe这样的高速互连技术。这本书在介绍外部设备连接标准时，简直是打开了一个新世界的大门。它不仅解释了PCIe的基本拓扑结构，还深入剖析了其事务层、数据链路层和物理层的分层协议，特别是它如何利用通道（Lane）和层级（Hierarchy）的概念来实现极高的带宽和低延迟的通信。书中对事务的请求-完成机制，以及如何通过虚拟通道（Virtual Channel）来避免死锁的描述，让我对现代I/O系统的工作方式有了全新的认识。过去我总以为是操作系统在努力调度，现在我明白，底层硬件协议本身就内置了大量的智能和优化机制。这种自底向上的知识构建，极大地改善了我编写高性能驱动程序和进行性能瓶颈分析时的思维模式，使我能更精准地定位问题所在，而不是停留在表面的性能指标上进行猜测。

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这本书的行文风格相当具有个人魅力，读起来一点都不枯燥乏味。与其说是在学习技术文档，不如说是在听一位经验丰富的老工程师在茶余饭后，结合实际项目经验跟你娓娓道来。特别是在讲解集成电路制造工艺和芯片封装技术的部分，作者似乎特别强调了制造中的“良率”和“散热”这两个现实世界的痛点。比如，他没有仅仅罗列摩尔定律，而是讨论了当特征尺寸逼近物理极限时，功耗密度如何成为限制性能提升的瓶颈，并引出了FinFET结构等创新解决方案。这种将理论知识与工程实践紧密结合的叙述方式，极大地增强了知识的可信度和应用价值。我甚至能想象出，在面对一个新硬件选型任务时，我会如何依据书中所提供的标准——比如时序分析、信号完整性等——来做出审慎的判断。这本书成功地将抽象的电子学概念“翻译”成了工程师可以理解和操作的语言。

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我花了很长时间寻找一本能清晰解释数字逻辑与电路实现的桥梁书籍，而《计算机硬件技术基础》恰好填补了这个空白。很多教科书要么过于偏重离散数学和布尔代数，让人感觉像在做纯理论推导；要么又直接跳到高级架构，对基本的逻辑门、触发器如何组合成寄存器和ALU避而不谈。这本书的巧妙之处在于，它用相当大的篇幅，非常细致地展示了如何从最基础的AND、OR、NOT门出发，逐步构建出半加器、全加器，最终汇聚成一个功能完善的算术逻辑单元（ALU）。更令人印象深刻的是，它对时序逻辑和组合逻辑的区别阐述得极为透彻，这对于理解同步电路的工作机制至关重要。我甚至可以借助书中的逻辑电路图，在脑海中模拟时钟信号到来时，数据流如何在各个存储单元和运算单元之间有序地流动，这种对底层运作的把控感，是任何软件开发者都梦寐以求的。

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