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出版者:

作者:Strelzoff, Andrew

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页数:224

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价格:0.00 元

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isbn号码:9780136060598

丛书系列:

图书标签:

• FPGA
• 计算机体系结构
• 数字逻辑
• 硬件设计
• 可编程逻辑器件
• 嵌入式系统
• Verilog
• VHDL
• 计算机工程
• 电子工程

《硬件的灵魂：从硅片到系统》 本书并非探讨具体的计算架构设计，也并非深入分析FPGA（现场可编程门阵列）这一特定硬件平台的编程与应用。相反，它将带领读者踏上一段探索计算机硬件设计宏观图景的旅程，理解从最基础的晶体管构建逻辑门，到最终形成复杂计算系统之间的桥梁。我们将跳出具体的实现细节，聚焦于驱动一切的根本原理和抽象思维。 第一章：二进制的宇宙：信息如何被编码与操作 本章将从最基础的层面出发，揭示计算机如何理解和处理信息。我们不会涉及任何门级电路的逻辑推导，而是关注信息的本质——二进制。读者将了解位（bit）的含义，以及它们如何组合成字节（byte）、字（word）等更大的数据单位。我们将探讨不同的编码方案，例如ASCII码如何表示字符，浮点数表示法（非具体算法，而是概念）如何处理小数，以及整数表示法（同样为概念）如何映射自然数。本章的核心在于理解，所有我们看到的丰富多彩的计算机应用，都根源于对这些简单二进制串的精确操作。我们将通过比喻和类比，让读者直观感受信息编码的精妙，以及计算机如何在这片二进制的海洋中航行。 第二章：逻辑的基石：布尔代数与抽象的运算 在了解了信息的表示方式之后，本章将转向信息是如何被处理的。我们不会绘制任何逻辑门电路图，也不会介绍组合逻辑或时序逻辑的具体设计。取而代之的是，我们将聚焦于布尔代数这一抽象的逻辑框架。读者将理解“与”、“或”、“非”等基本逻辑运算的含义，以及它们在数学上的表达。我们将探讨如何通过这些基本运算组合出更复杂的逻辑功能，但这一切都将停留在概念层面。想象一下，这些逻辑运算就像是数学中的加减乘除，它们是构建任何计算过程的基石。本章的重点在于让读者认识到，计算机的“智能”正是源于这些高度抽象化的逻辑运算，它们能够根据输入信息进行精确的判断和转换。 第三章：指令的语言：计算机如何被“告知”做什么 本章将探讨计算机的“指令集”（Instruction Set）这一概念。我们不会深入到任何一种具体的指令集架构（ISA），例如x86或ARM的指令集。取而代之的是，我们将理解指令集作为计算机硬件与软件之间约定的语言。读者将了解到，CPU（中央处理器）能够执行的都是预先定义好的“指令”，这些指令告诉CPU进行什么操作，例如读取数据、写入数据、进行算术运算或跳转到程序中的另一个位置。本章将侧重于指令的抽象概念：指令的构成（操作码和操作数）、指令的分类（数据处理、控制流等）以及指令集的作用——它定义了软件能够指挥硬件做什么的边界。我们将通过类比，例如指令集就像是汽车的驾驶手册，规定了驾驶员可以进行哪些操作，以及这些操作会产生什么结果。 第四章：记忆的殿堂：数据如何被存储与访问 本章将聚焦于计算机的“内存”（Memory）这一核心组件。我们不会讨论RAM（随机存取存储器）或ROM（只读存储器）的具体物理结构或工作原理。我们将从概念上理解内存的作用：它是一个巨大的、有序的存储空间，用于存放程序指令和数据。读者将了解内存的寻址机制——如何通过地址来定位和读取特定位置的数据，以及数据在内存中的组织方式。本章的重点在于内存的“接口”：CPU如何请求访问内存，内存如何响应请求，以及数据如何在两者之间传输。我们将通过类比，例如将内存比作一本巨大的字典，每个词条（数据）都有一个页码（地址），我们可以通过页码快速找到并读取词条的内容。 第五章：处理的引擎：CPU如何执行指令 本章将深入探讨CPU（中央处理器）的核心功能——指令的执行。我们不会深入到CPU内部的微架构设计，例如流水线、缓存等。取而代之的是，我们将理解CPU执行指令的基本流程，即“取指-译码-执行-写回”的周期（Fetch-Decode-Execute-Writeback）。本章将侧重于CPU作为一个“指令解释器”的角色。读者将了解CPU如何根据指令集获取指令，如何理解指令的含义，以及如何执行指令所要求的操作。我们将通过类比，例如将CPU比作一位高效的厨师，他按照食谱（指令集）的步骤，从冰箱（内存）中取出食材（数据），按照食谱的要求进行烹饪（执行），最后将成品（结果）放置在桌上（内存）。 第六章：连接的艺术：组件如何协同工作 本章将探讨计算机系统中各个组件（如CPU、内存、输入/输出设备）之间如何相互连接和协同工作。我们不会涉及具体的总线协议或接口标准。我们将关注“互连”这一概念的重要性。读者将理解，一个功能完善的计算机系统，不仅仅是各个组件的堆砌，更重要的是它们之间顺畅的通信和协作。本章将从宏观层面探讨数据流和控制流在系统中的传输，以及协调这些传输的重要性。我们将通过类比，例如将计算机系统比作一个繁忙的城市，CPU是城市的指挥中心，内存是中央图书馆，I/O设备是城市的港口、机场和市场，而连接它们的“道路”（总线）则保证了物资和信息的流通。 第七章：抽象的层级：从物理到虚拟的思考 本章将引导读者理解计算机系统中存在的“抽象层级”这一概念。我们不会深入到任何具体的硬件抽象层（HAL）或操作系统内核。我们将理解，计算机系统是如何通过一系列的抽象，将底层的物理硬件隐藏起来，为上层软件提供更易于使用的接口。读者将体会到，从晶体管的物理特性到应用程序的用户界面，存在着多层不同程度的抽象。本章的核心在于理解，正是这些层层递进的抽象，使得复杂的计算机系统成为可能，并且能够不断演进和升级。我们将通过类比，例如理解一张地图的绘制，从真实的地理地形到不同比例的示意图，每一层地图都代表了一种不同程度的抽象，但都能服务于特定的目的。 第八章：演进的轨迹：计算机架构的哲学思考 在对计算机系统的基本组成和工作原理有了宏观认识之后，本章将对计算机架构的演进进行哲学性的思考。我们不会回顾具体的历史事件或技术里程碑。我们将探讨驱动计算机架构不断发展的核心驱动力，例如性能的提升、功耗的降低、成本的控制以及通用性与专用性的权衡。本章将鼓励读者思考，为什么计算机架构会朝着今天的方向发展，以及未来可能的发展趋势。我们将通过类比，例如将计算机架构的演进比作生物的进化，适应环境（需求）的模式才得以生存和发展。 本书旨在为读者构建一个清晰、宏观的计算机硬件设计思维框架，帮助他们理解计算机的“灵魂”而非仅仅掌握某一种特定的“工具”。通过对核心概念的深入剖析，以及恰当的类比和比喻，希望读者能够超越具体的实现细节，获得对计算机系统设计原理的深刻洞察。

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《高级操作系统内核设计》这本书，可以说是为那些渴望深入理解计算机“心脏”的开发者准备的“内功心法”。我原以为内核编程是枯燥且充满晦涩定义的领域，但阅读此书的过程，却充满了发现的乐趣。它对进程间通信（IPC）、虚拟内存管理以及系统调用接口的剖析，达到了令人惊叹的深度。作者似乎对Linux内核的每一个关键数据结构和调度算法都了如指掌，并能用一种近乎艺术化的方式将它们串联起来，展现出操作系统作为资源仲裁者的复杂决策过程。特别是对上下文切换的细节描述，简直是教科书级别的精确，让我彻底明白了程序执行流是如何被操作系统“操纵”的。这本书的行文风格非常学术化，但其逻辑的清晰度远超一般教材，它要求读者具备一定的预备知识，但一旦进入状态，你就会发现自己正在与一位世界级的系统专家进行深度的对话。它不仅仅是一本参考书，更像是对现代计算基石的一次彻底的“拆解与重构”教学。

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我刚从另一个领域转到硬件设计，对底层架构的掌握简直是空白，这本《嵌入式系统设计原理》的出现，无疑为我架起了一座通往新世界的桥梁。它最让我震撼的地方在于其宏大的视野和对系统整体性的把握。书中对微处理器、存储器层次结构以及I/O设备的交互描述，不再是孤立的知识点，而是构成了一个活生生的、高效运转的生态系统。特别是关于缓存一致性和流水线技术的章节，作者用极其严谨但又不失生动的语言，揭示了现代处理器性能飞跃背后的秘密。我曾尝试阅读一些更偏理论的著作，但往往陷入细节无法自拔，而这本书的妙处在于，它总能在关键时刻拉高视角，让你看到整体的权衡与取舍——比如延迟与吞吐量的博弈。它的案例分析部分选取得非常具有代表性，让我能立刻联想到实际产品中可能遇到的性能瓶颈。这本书的行文流畅而有力，充满了对工程实践的深刻洞察，读起来就像是在听一位资深架构师分享他多年来踩过的“坑”和总结出的“道”，绝对是进阶学习者的必读之作。

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坦白说，我找了很多关于并行计算和高性能处理的书籍，大多要么过于侧重软件层面的算法优化，要么就是纯粹的数学推导，让人望而却步。然而，《大规模并行处理器编程指南》彻底颠覆了我的看法。这本书简直就是一座将理论与实践完美融合的灯塔。它没有回避复杂性，而是直面了多核、多线程以及GPU架构带来的编程挑战。作者对内存访问模式、线程同步机制的阐述，精准而到位，尤其是对数据局部性和并行效率之间关系的探讨，逻辑严密到令人拍案叫绝。我最欣赏的是，书中提供的代码示例不仅正确，而且是经过精心优化的，可以直接用于指导我优化现有的计算密集型任务。它教会我的不只是如何写并行代码，更重要的是，如何用一种“并行思维”去审视问题。这本书的论述风格稳健、深入，透露出一种对底层硬件机制的绝对掌控力，对于任何想要突破当前计算瓶颈的工程师来说，这本书提供的思路和工具箱是无价之宝。

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这本《数字电路基础》简直是为我这种电子工程新手量身定制的入门宝典！我一直对那些复杂的逻辑门、布尔代数感到头疼，但这书的处理方式实在太巧妙了。作者没有一开始就堆砌公式和晦涩的理论，而是从生活中的实际例子入手，比如开关电路，让我一下子就抓住了核心概念。书中的图解部分做得极其出色，那些状态图、真值表，清晰得仿佛就在眼前操作。我特别欣赏它对时序逻辑和组合逻辑的区分讲解，那种循序渐进的引导，让我感觉每翻开一页，对数字系统的理解就深入了一层。更别提它对各种标准逻辑芯片系列的介绍，不仅告诉你它们是什么，还深入分析了它们的工作原理和应用场景，简直是实验室操作的绝佳参考。读完这部分内容，我对任何需要进行逻辑设计和系统分析的底层工作，都建立起了坚实的信心。这本书的叙述风格像一位经验丰富、耐心十足的导师在耳边细细讲解，没有任何架子，完全没有那种高高在上的学术腔调，非常适合希望从零开始构建扎实基础的读者。

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作为一名对硬件加速感兴趣的研究人员，我一直在寻找一本能够清晰连接算法创新与硬件实现的桥梁性著作。《可重构计算导论》这本书，成功地填补了这一空白。它没有仅仅停留在描述FPGA的结构，而是高屋建瓴地分析了为什么“可重构性”在特定应用中比固定功能硬件更具优势。书中对数据流编程范式、时间与空间复用技术以及底层硬件描述语言（HDL）的特性对比，展现出极强的批判性思维。我尤其欣赏它在讨论资源利用率和功耗效率时所采用的平衡视角，这正是实际工程中需要面对的残酷现实。这本书的论证层次非常丰富，从概念的提出到具体实现的案例，再到性能评估的标准，都给出了一套完整的分析框架。它的风格务实而前沿，阅读它就像是站在了计算机科学的最前沿阵地，能够激发对未来计算形态的无限想象，对于希望将新算法快速原型化并验证其硬件可行性的专业人士来说，这本书的价值无可估量。

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