单片机原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京交通大学

作者:王效华，张咏梅主

出品人:

页数:319

译者:

出版时间:2007-5

价格:31.00元

装帧:

isbn号码:9787811230116

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 原理
• 应用
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 微控制器
• C语言
• 汇编语言
• 硬件设计
• 实践教程

好的，根据您的要求，这是一本不包含“单片机原理与应用”内容的详细图书简介，旨在提供一个与其他技术领域相关的、内容丰富的图书描述。 --- 图书名称：现代计算架构与高性能数据处理 图书简介 在信息技术日新月异的今天，计算能力的瓶颈正日益从传统的CPU速度转向系统整体的架构效率与数据吞吐能力。本书深入剖析了现代计算领域的核心议题：如何构建并优化支撑海量数据处理的底层架构，以及如何在这一架构之上实现高效的算法执行。本书并非关注微控制器层面的嵌入式系统设计，而是将视野聚焦于服务器级别、云计算环境以及新兴的异构计算平台。 第一部分：现代计算架构的演进与核心组件 本部分首先对过去二十年间计算架构的演变进行了梳理，重点分析了摩尔定律放缓背景下，行业如何转向多核、多路并行、以及大规模分布式系统。 第1章：后摩尔时代的需求与挑战 本章详细探讨了功耗墙、存储墙和I/O瓶颈对传统冯·诺依曼结构构成的挑战。我们分析了指令级并行（ILP）的局限性，以及向线程级并行（TLP）和数据级并行（DLP）转移的必然性。重点介绍了现代处理器设计中流水线深度、乱序执行、分支预测的复杂性与优化策略，这些是构建高性能系统的基石。 第2章：内存层次结构与数据局部性 理解数据如何在CPU、缓存（L1, L2, L3）、主存（DRAM）和持久性存储（SSD/NVMe）之间流动，是性能优化的关键。本章深入讲解了缓存一致性协议（如MESI、MOESI），以及虚拟内存管理如何与物理内存映射协同工作。我们提供了实用的指导，教读者如何通过代码优化（如循环展开、数据结构对齐）来最大限度地利用缓存，避免昂贵的缓存未命中。 第3章：并行计算的范式转变 本章对比了共享内存模型（如OpenMP）与消息传递模型（如MPI）的优缺点及其适用场景。详细阐述了线程模型、进程模型在操作系统内核中的实现细节，以及如何使用同步原语（锁、信号量、原子操作）来解决并发访问的竞争条件，确保程序在多核环境下的正确性。 第二部分：异构计算与加速技术 随着通用CPU性能提升趋缓，特定任务的加速成为主流。本部分聚焦于如何利用专用硬件加速数据密集型和计算密集型任务。 第4章：图形处理器（GPU）的通用计算模型 GPU已从图形渲染工具转变为强大的并行计算引擎。本章详细介绍了CUDA/OpenCL编程模型，包括SM（流多处理器）、Thread Block、Warp的概念。我们着重分析了GPU的内存模型——全局内存、共享内存、寄存器——以及如何通过有效的内存合并（Coalesced Access）和线程束调度来最大化占用率和吞吐量。 第5章：FPGA与领域特定架构（DSA） 对于需要极低延迟和极高能效比的特定算法（如网络处理、金融建模），FPGA和定制ASIC提供了解决方案。本章讲解了硬件描述语言（Verilog/VHDL）的基本思想，以及如何将高级算法映射到硬件逻辑单元（LUTs、BRAMs、DSPs）上，实现硬件加速流水线。 第6章：新型存储与计算协同 传统上，计算与存储是分离的。本章探讨了新兴的近存计算（Processing-in-Memory, PIM）技术，分析了新型非易失性存储器（如MRAM、ReRAM）的特性，及其对未来数据中心架构的潜在颠覆性影响，特别是它们如何缓解数据搬运带来的能耗和延迟。 第三部分：大规模系统设计与性能分析 本部分将理论知识应用于实际的大规模系统部署中，强调如何进行系统级的性能度量、调优和可靠性设计。 第7章：高性能I/O与网络拓扑 在数据中心环境中，网络延迟和带宽是决定整体性能的关键。本章深入研究了RDMA（Remote Direct Memory Access）技术，如InfiniBand和RoCE，它们如何绕过操作系统内核，实现低延迟数据传输。此外，还分析了现代网络交换机的无阻塞架构、流量控制机制以及拓扑结构（如Fat-Tree）。 第8章：分布式系统中的容错与一致性 构建在不可靠硬件和网络之上的大规模系统，必须具备容错能力。本章详细介绍了共识算法（如Paxos、Raft）的原理，这些算法是分布式数据库和状态服务（如ZooKeeper）确保数据一致性的核心机制。同时，探讨了Quorum机制在读写操作中的应用。 第9章：系统性能分析与调优实战 本书最后一部分提供了一套系统化的性能分析方法论。我们将介绍如何使用专业工具（如Linux `perf`、VTune、NVProf）进行精确的性能剖析，识别热点代码和性能瓶颈。涵盖了操作系统层面的调度器分析、I/O子系统的延迟分析，以及如何基于观测数据，对硬件配置和软件算法进行迭代优化，以达成预期的SLA。 本书目标读者： 本书适合于计算机科学、软件工程、信息技术等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及在云计算、大数据分析、高性能计算（HPC）领域工作的系统工程师、架构师和算法研究人员。阅读本书需要具备一定的C/C++编程基础以及操作系统和计算机组成原理的基础知识，但无需具备特定嵌入式系统的开发经验。通过本书的学习，读者将能够设计、评估和优化下一代计算平台上的复杂软件系统。 ---

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这本书在章节末尾设置的“思考题与拓展项目”部分，着实让我眼前一亮，这才是真正拉开它与其他教材差距的地方。这些题目设计得极富挑战性，它们不是简单的“填空”或“选择”，而是要求读者综合运用多个章节的知识点来设计一个小型系统。例如，其中一个拓展项目要求设计一个带有温度补偿和数据存储功能的实时时钟模块，这涉及到定时器配置、中断优先级管理、EEPROM/Flash读写以及简单的I/O控制。这些项目不仅考察了知识的记忆，更重要的是考察了系统集成和故障排除的能力。更棒的是，对于大部分项目，书中都给出了核心的算法思路或关键代码段的伪代码提示，避免了读者陷入完全无从下手的僵局，提供了一个恰到好处的引导。这种“授人以渔”式的教学设计，极大地激发了我主动去探索和调试的欲望，让我感觉自己不是在被动接受知识，而是在主动构建一个完整的工程知识体系。

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坦率地说，这本书的难度曲线对于纯粹的电子小白来说可能略显陡峭。它的行文风格非常直接，倾向于使用精准的技术术语，很少有那种“打比方”、“讲故事”式的软化处理。例如，在讲解DMA传输模式时，作者直接采用了“周期性请求”和“散布/收集”这样的专业术语，并且默认读者已经熟悉了总线仲裁的基本概念。这使得这本书在面对有一定基础的读者时，能够做到信息密度最大化，但也意味着如果你是第一次接触微控制器，可能需要在翻阅其他参考资料的辅助下才能完全消化。我个人认为，这更像是一本“进阶指南”或者“案头参考手册”，而不是零基础入门读物。我注意到，书中提供的例程代码结构非常规范，注释详尽，但它们主要集中在C语言层面，对于那些偏爱汇编语言进行底层优化的高级用户来说，可能需要自己进行更多的汇编层面的补充和练习。总体而言，这是一本对学习者能力有一定要求的书籍，但回报绝对是丰厚的。

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阅读这本书的过程，让我感受到了作者深厚的工程积累和严谨的学术态度。尤其是关于电源管理和低功耗设计的章节，内容异常详实。许多教材往往一带而过，只讲基本工作原理，但这本书却深入分析了不同工作模式（睡眠、等待、停止）下电流消耗的具体差异，并提供了针对性的优化建议，甚至连不同晶振源对功耗的影响也做了量化分析。这部分内容对于物联网（IoT）设备开发至关重要，体现了作者的目光并不仅限于基础教学，而是紧跟行业前沿。此外，我对书中对特定指令集（如跳转指令和栈操作）的剖析印象深刻。作者并没有简单地罗列手册中的描述，而是结合一个实际的函数调用栈的进出过程，配以内存地址的变化图示，生动地展示了PC指针和SP指针的动态平衡。这种将理论与内存模型紧密结合的讲解，极大地加深了我对程序执行流程的理解，避免了传统教材中那种孤立讲解指令的弊端。

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这本书的排版和装帧设计得非常用心，拿在手里沉甸甸的，很有质感。封面设计简洁大气，配色沉稳，一看就知道是偏向技术和理论深度的书籍。内页纸张的质量也很好，油墨印刷清晰锐利，即便是复杂的电路图和汇编代码，看起来也毫不费力，眼睛不容易疲劳。我特地观察了一下章节之间的过渡和目录的结构，设计得逻辑性极强，从基础概念的引入，到具体模块的深入剖析，再到系统级应用的整合，层次分明，这一点对于初学者来说极其友好。作者在关键概念的阐述上，似乎非常注重图文并茂的结合，而不是简单堆砌文字，这大大降低了理解抽象概念的难度。不过，我个人对书中某些插图的尺寸和位置的安排略有微词，比如在某一章讲解定时器溢出中断时，理论公式和实际波形图放在了相对较远的两页，翻阅起来需要时刻在脑海中构建联系，如果能将关键图例紧密地放在一起展示，阅读体验会更流畅。总的来说，从物质载体和基础的结构布局来看，这本书无疑是经过精心打磨的，看得出出版方在制作成本上投入了相当的精力，为读者提供了一个高质量的阅读载体。

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这本书的内容组织方式，简直就像是为我这种需要快速上手实战的工程师量身定制的。它没有在那些人尽皆知的理论上过多纠缠，而是迅速切入了核心的寄存器操作和中断服务程序的编写流程。我尤其欣赏作者处理“复杂外设驱动”那一块的方式。他没有提供一堆晦涩难懂的寄存器地址列表，而是通过构建一个虚拟的硬件抽象层（HAL）概念，让读者先理解“做什么”，再去看“怎么做”。这种由宏观到微观的讲解思路，极大地提高了我的学习效率。比如在讲解ADC的转换流程时，作者先用流程图清晰地勾勒出整个采样链，然后才逐一分析控制寄存器（CR）和状态寄存器（SR）的位定义。对比我之前看过的其他书籍，它们往往是先抛出一堆位定义，让人望而生畏。这本书的优势在于，它始终保持着一种“解决问题”的导向性，每学完一个模块，都会立刻跟进一个小型实验案例，确保知识点立刻得到巩固，而不是停留在纸面理解的阶段。这种高度的实践导向性，是我认为它最宝贵的地方。

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