逻辑与计算机设计基础（原书第5版） pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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M.莫里斯·马诺著，邝继顺译

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计算机组成原理
数字逻辑设计
计算机体系结构
逻辑设计
计算机硬件
汇编语言
Verilog
计算机系统
数字电路
基础教材

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出版社：机械工业出版社

ISBN：9787111570103

版次：5

商品编码：12128657

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名：计算机科学丛书

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：481

具体描述

内容简介

　　?本书以通用计算机为线索，由浅入深地讲解了逻辑设计、数字系统设计和计算机设计。其中，第1~4章为逻辑设计，包括数字系统与信息、硬件描述语言和组合逻辑电路、组合逻辑设计以及时序电路；第5~7章为数字系统设计，包括数字硬件实现技术、测试与验证对设计成本的影响、寄存器与寄存器传输以及存储器基础；第8~12章为计算机设计，包括计算机设计基础、指令集结构、RISC与CISC中央处理器、输入输出与通道，以及存储系统。书中附有60多个主要来自现代日常生活中产品设计的真实例子和问题，可以激发读者的学习兴趣。本书强调硬件描述语言在教学中的重要性，不仅可以作为计算机科学、计算机工程、电子技术、机电一体化等专业学生学习硬件的一本教材，也可以作为弱电类工程师和计算机科学工作者的理想参考书籍。

前言/序言

　　前言LogicandComputerDesignFundamentals本书的目的是为广大读者提供学习逻辑设计、数字系统设计和计算机设计的基础知识。本书第5版突出了课程内容方面的最新发展。从1997年的第1版开始，作者就不断对其进行修改，提供一种独一无二的将逻辑设计与计算机设计原理结合在一起的方法，并特别强调硬件。过去几年，教材一直紧跟行业的发展趋势，新增加了一些内容（如硬件描述语言），删除或者弱化了某些不太重要的内容，修改了某些内容以反映计算机技术和计算机辅助设计所发生的变化。

　　新版的变化第5版反映了相关技术与设计实践方面的一些变化，与过去相比，要求计算机系统设计者在一个更高的层次上进行设计抽象并管理更大范围的复杂性问题。在不同抽象层次进行逻辑、数字系统和计算机设计所涉及的内容已经不能同日而语，本书新版的目的就是要在计算机系统设计特别是在逻辑层次上更为有效地弥补现在的教学状况与工业实现之间的鸿沟。同时，新版仍然保持着过去的章节组织，方便教师针对电气与计算机工程和计算机科学专业的学生根据需要选讲部分内容。新版的变化包括：

　　第1章的更新包括对计算机系统抽象层次的讨论，以及它们的作用，还简要介绍了数字设计的过程。为加强国际化，第1章还有一些关于字符编码的新内容。

　　本书在第2章就开始介绍硬件描述语言（HDL），比以前的版本更早。对于涉及组合和时序逻辑设计的章节，都会给出电路的HDL描述以及逻辑框图与状态图，从而表明在当代数字系统设计实践中HDL变得日益重要。关于传播延迟（数字系统基本的一阶设计约束）的内容已经移到了第2章。

　　第3章结合原来第3章中有关功能模块的内容和原来第4章中有关算术电路模块的内容，展现一组常见的组合逻辑功能模块，这些功能模块的HDL模型在本章随处可见。第3章介绍分层设计的概念。

　　时序电路出现在第4章。这一章包括原来第5章中对设计过程的描述和原来第6章中的时序电路定时、输入同步和亚稳态的相关知识。有关JK触发器和T触发器的描述放到了教材的配套网站上。

　　第5章讨论一些与数字硬件实现相关的话题，包括互补金属氧化物（CMOS）门和可编程逻辑的设计。除包含原来第6章中的大部分内容外，现在的第5章还简要地介绍了测试与验证对设计成本的影响。由于使用本教材的很多课程都用现场可编程门阵列（FPGA）来进行实验练习，所以我们对FPGA的叙述进行了扩充，通过一个简单的、基本的FPGA结构来讲解许多商用FPGA系列中都会出现的基本可编程元器件。

　　剩下的章节（包括计算机设计在内）已经进行了更新，以便反映从上一个版本以来出现的最新变化。重要的更新包括将高阻缓冲器从原来的第2章移动到6.8节中，以及在第9章增加了如何在高级语言中用过程调用和返回来实现函数调用的相关讨论。

　　除了提供完整的数字和计算机设计内容之外，第5版还特别强调现代设计的基本原理。从简单的组合逻辑应用到在RISC核上构建CISC结构，多个例子的清晰解释和渐进式的设计过程可以诠释书中内容。完整的传统内容包括计算机辅助设计、问题形式化、解决方案验证，以及综合能力培养，而灵活性则体现在可选的逻辑设计、数字系统设计和计算机设计，以及硬件描述语言的相关内容中（不选、选用VHDL或选用Verilog）。

　　经过这次修订，本书第1～4章讲解逻辑设计，第5～7章讨论数字系统设计，第8～12章重点介绍计算机设计。这样的安排可以逐渐地、自底向上地完成各种函数设计，并将其应用到后续章节自顶向下的计算机设计中，为读者提供牢固的数字系统设计基础。下面是各章相关内容的概括。

　　逻辑设计第1章介绍数字计算机、计算机系统抽象层次、嵌入式系统，以及包括数制、算术运算和编码在内的信息表示。

　　第2章研究门电路和它们的类型，以及设计和成本优化的基本方法。概念包括布尔代数、代数优化和卡诺图优化、传播延迟，以及在VHDL和Verilog中使用结构和数据流模型表示的门级硬件描述语言模型。

　　第3章从一个现代逻辑设计过程的概述开始，设计过程的详细步骤包括问题形式化、逻辑优化、用与非门和或非门进行工艺映射，组合逻辑设计的实例中还包括验证。另外，这一章还包括函数和构建组合设计模块，包括使能和输入定值、译码、编码、代码转换、选择、分配、加法、减法、递增、递减、填充、扩展和移位以及它们的实现。本章还包括许多逻辑模块的VHDL和Verilog模型。

　　第4章包括时序电路分析和设计。讨论了锁存器和边沿触发式触发器，并着重讲解了D触发器。本章的重点是状态机图和状态表的形式化表示。时序电路完整的设计过程包括规格说明、形式化、状态分配、触发器输入和输出方程确定、优化、工艺映射以及验证。时序电路通常都太复杂，不能用传统的状态图来表示，但可以用状态机图模型来表示，这一章通过现实世界的两个例子来阐述和说明这一观点。这一章包括用VHDL和Verilog来描述触发器和时序电路，介绍了VHDL和Verilog程序行为的语言结构以及用于验证的测试程序。本章最后介绍了时序电路的

　　译者序LogicandComputerDesignFundamentals如今我们生活在信息时代。试想，如果没有了网络、计算机、手机和电视，世界会变得怎样？答案一定是世界将变得暗淡无光，甚至是悲惨的！数字电路与计算机技术作为其他技术的重要基础之一，成就了当今人们高效有序、丰富多彩的工作与生活。从发明晶体管和集成电路到现在，数字电路和数字系统设计技术已经红红火火地走过了半个世纪，计算机技术更是在最近三十多年跳跃式地发展。人们对未来充满着更多美好的期望，数字电路与计算机必将承载着这一切向更广范围、更高水准延伸与发展。

　　从1997年至今，本书英文版已经发行了5个版本，均受到了读者的广泛好评。除了为读者提供学习逻辑设计、数字系统设计和计算机设计的基础知识之外，第5版还包含相关研究领域和行业的最新发展情况。与过去相比，现代工业实践要求计算机系统设计者在一个更高的层次上进行设计抽象并管理更大范围的复杂性问题。在不同抽象层次进行逻辑、数字系统和计算机设计所涉及的内容已经不能同日而语，本书新版更为有效地弥补了计算机系统设计（特别是在逻辑层次上）的教学状况与工业实现之间的鸿沟。

　　本书以通用计算机为线索，由浅入深地讲解了逻辑设计、数字系统设计和计算机设计。其中，第1～4章为逻辑设计，包括数字系统与信息、硬件描述语言和组合逻辑电路、组合逻辑设计、时序电路；第5～7章为数字系统设计，包括数字硬件实现技术、寄存器与寄存器传输以及存储器基础，在第5章还增加了测试与验证对设计成本的影响；第8～12章为计算机设计，包括计算机设计基础、指令集结构、RISC与CISC中央处理器、输入/输出与通道以及存储系统，所有内容都进行了更新，以反映最新的变化。书中附有60多个主要来自现代日常生活的产品设计的真实例子和问题，可以激发读者的学习兴趣。配套网站（www.pearsonhighered.com/mano）提供了大量的辅助信息，包括教师手册、补充读物、所有例子的VHDL和Verilog源文件、有关工具及网站的链接和习题解答等。从其编排可以清楚地看出，本书不仅可以作为计算机科学、计算机工程、电子技术、机电一体化等专业学生学习硬件的一本教材，也可以作为弱电类工程师和计算机科学工作者的理想参考书籍。

　　本书第1、2、4、5章由邝继顺翻译，第6、7、11、12章由尤志强翻译，第8、9、10章由凌纯清翻译，蔡晓敏翻译了第3章，张明和与潘波参与了翻译工作，邝继顺对全部译文进行了审校与润色。感谢袁晓坊、何海珍、王伟征、周颖波、张玲、袁文澹、刘铁桥在第4版的翻译中做的工作。由于译者水平有限，译文中疏漏和错误在所难免，欢迎广大读者批评指正。

　　译者

《计算机科学的基石：从逻辑到硬件的探索》在信息爆炸的时代，计算机早已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机到超级计算机，它们以惊人的速度和强大的能力改变着世界。然而，在这看似神奇的技术背后，究竟隐藏着怎样的奥秘？是什么让冰冷的机器能够理解并执行我们复杂的指令？《计算机科学的基石：从逻辑到硬件的探索》将带您穿越时空的维度，深入探究计算机的本质——逻辑和计算的底层原理，揭示隐藏在这一切之下的精妙设计。本书并非一部冰冷的技术手册，而是一次引人入胜的思维冒险。它以清晰的逻辑和循序渐进的方式，将抽象的计算概念具象化，帮助读者构建起对计算机科学最坚实的基础认知。我们将从最基础的逻辑门开始，这是构成一切数字电路的“原子”，然后逐步构建更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路，最终触摸到构成我们今天所熟知的计算机的硬件脉搏。第一部分：逻辑的艺术——二进制的语言与布尔代数的世界万物皆可数字化。计算机之所以能处理如此繁杂的信息，其根源在于它能够理解和操作最简单的两种状态：0和1，即二进制。本书将首先为您深入解析二进制的强大之处，以及如何用它来表示数字、字符、甚至图像和声音。您将了解到，这些看似简单的0和1，却是构建数字世界万千变化的基石。接着，我们将进入布尔代数的奇妙领域。这门由乔治·布尔创立的数学学科，为我们提供了描述和操作逻辑关系的强大工具。您将学习到与、或、非、异或等基本逻辑运算，理解它们如何在二进制世界中发挥作用，以及如何用逻辑表达式来描述复杂的计算过程。布尔代数不仅仅是抽象的数学，更是理解和设计数字电路的语言。我们将通过大量的实例，展示如何运用布尔代数来化简逻辑表达式，设计高效的逻辑电路。第二部分：电路的构建——从逻辑门到微处理器的演进有了逻辑的语言，我们便可以开始用它来构建实际的电路。本书将从最基本的逻辑门（如AND门、OR门、NOT门）出发，逐步介绍如何将这些门组合起来，实现更复杂的逻辑功能。您将了解到，简单的逻辑门如何通过巧妙的连接，能够完成加法、减法等算术运算，甚至实现数据的存储和传输。我们将详细阐述组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计原理。组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，而时序逻辑电路则会受到之前状态的影响，这使得它能够实现更强大的功能，例如计数、寄存和状态机。您将理解触发器、寄存器、计数器等核心时序逻辑单元的工作原理，并认识到它们在现代计算机体系结构中的关键作用。随后，我们将带领您踏上微处理器设计的征程。微处理器是计算机的“大脑”，它负责执行指令、处理数据。您将学习到微处理器的基本组成部分，包括算术逻辑单元（ALU）、控制器、寄存器组等，并理解它们是如何协同工作的。我们将深入剖析指令集架构（ISA）的概念，了解不同类型的指令如何被微处理器解码和执行。您还将接触到流水线技术等提高处理器性能的关键技术，理解指令如何并行执行，从而大幅提升计算效率。第三部分：体系的架构——内存、输入输出与指令集一个强大的微处理器需要与其他组件协同工作，才能构成完整的计算机系统。本书将进一步探讨计算机体系结构的核心要素。内存系统：您将深入了解内存的层次结构，从高速但容量小的寄存器，到容量巨大但速度较慢的硬盘。我们将解释缓存（Cache）的工作原理，以及它如何通过存储常用数据来加速数据访问。您还将理解随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的区别与作用，以及它们在计算机运行中的关键角色。输入/输出（I/O）系统：计算机如何与外部世界进行交互？本书将为您解析I/O系统的设计，包括各种外围设备（如键盘、鼠标、显示器、硬盘）如何通过接口与计算机主板连接，以及数据如何在CPU、内存和I/O设备之间高效传输。您将了解到中断（Interrupt）和直接内存访问（DMA）等重要的I/O技术，它们能够显著提高I/O操作的效率，减轻CPU的负担。指令集架构（ISA）： ISA是CPU与软件之间的接口，定义了CPU能够理解和执行的所有指令。本书将深入探讨各种指令的类型，例如数据传输指令、算术逻辑指令、控制流指令等。您将理解不同ISA的设计哲学，以及它们如何影响软件的开发和计算机的性能。我们将通过分析一些典型的指令，帮助您理解CPU是如何一步步执行程序，完成复杂任务的。第四部分：计算的实践——汇编语言与程序设计的启蒙理论联系实际，本书将引导您接触计算机的底层编程语言——汇编语言。汇编语言是机器语言的符号化表示，它与微处理器直接相关，能够让您更直观地理解CPU如何执行指令，如何管理内存。通过学习汇编语言，您将能够看到高级编程语言在底层是如何被翻译成机器可以执行的指令的，从而获得对程序执行过程的深刻洞察。您将学习到如何使用汇编语言编写简单的程序，例如进行基本的算术运算、数据移动和条件判断。这不仅能够加深您对计算机硬件的理解，更能培养您从底层思考问题的能力，为后续学习更高级的编程语言打下坚实的基础。本书的价值与承诺《计算机科学的基石：从逻辑到硬件的探索》致力于为所有对计算机科学感兴趣的读者提供一个坚实而全面的起点。无论您是计算机专业的学生，还是希望深入了解计算机工作原理的爱好者，本书都将是您不可多得的学习伙伴。我们承诺，本书中的内容将严谨、准确，并以最易于理解的方式呈现。我们避免使用晦涩难懂的术语，而是通过大量的图示、流程图和实例，将抽象的概念转化为生动的图像。您将不仅仅是阅读，更是在进行一场思维的实践。通过本书的学习，您将能够：深刻理解计算机的底层工作原理：掌握二进制、逻辑运算、数字电路、微处理器架构等核心概念。建立强大的逻辑思维能力：学习如何用逻辑分析和解决问题，这不仅仅适用于计算机科学，更适用于生活中的方方面面。为深入学习计算机科学打下坚实基础：为后续学习操作系统、编译原理、计算机网络等高级课程做好准备。培养对技术的好奇心和探索精神：激发您对计算机世界的无限想象，为未来的学习和创新提供源源不断的动力。《计算机科学的基石：从逻辑到硬件的探索》不仅仅是一本书，它是一扇通往数字世界核心的窗口。现在，请跟随我们，一起踏上这段激动人心的探索之旅，揭开计算机科学的神秘面纱，洞察驱动现代文明运转的强大力量！

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书，让我彻底颠覆了对“逻辑”和“计算机”这两个词的刻板印象。以往，我总觉得逻辑是那些枯燥晦涩的哲学或者数学理论，而计算机似乎就是一堆冰冷的硬件和运行代码的集合。但《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》以一种极其引人入胜的方式，将这两者紧密地联系在了一起，并揭示了它们之间深刻而优雅的相互依存关系。它不仅仅是一本技术手册，更像是一次思维的探险，带领我深入到计算机最核心的运作原理之中。从第一个章节开始，作者就以一种非常直观的方式，阐述了逻辑门是如何构建起最基本的计算单元的。我清晰地记得，书中对AND、OR、NOT等基本逻辑门的介绍，并非生硬地罗列定义，而是通过各种生动的比喻和图形化的展示，让我仿佛置身于一个微观的电子世界。那种“豁然开朗”的感觉，是学习很多其他技术书籍时难以体会到的。我开始理解，那些我们每天习以为常的计算机操作，背后竟然是如此精妙的逻辑组合。随着阅读的深入，书中的内容从基本的逻辑门扩展到了更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路。我被书中对全加器、寄存器、计数器等核心部件的讲解所深深吸引。作者并非简单地给出电路图，而是详细地分析了它们的设计思路、工作原理以及在实际系统中的应用。我开始尝试着去“构建”自己的虚拟电路，虽然只是在脑海中，但那种创造和理解的过程，让我感到无比的兴奋。特别是关于时序逻辑的部分，它让我明白了计算机为何能够“记住”信息，为何能够按照预设的指令顺序执行任务。JK触发器、D触发器等概念，在书中的图文并茂的讲解下，变得不再那么难以理解。我甚至开始尝试着自己去设计一个简单的状态机，来模拟一个简单的控制流程。这种将抽象理论转化为具体设计的体验，是这本书最宝贵的地方之一。书中对硬件描述语言（HDL）的介绍，更是为我打开了另一扇门。VHDL和Verilog这些语言，在最初看来可能有些陌生，但通过书中提供的清晰示例和逐步深入的讲解，我逐渐掌握了用代码来描述和设计数字电路的方法。这种“代码即电路”的理念，极大地提高了设计的效率和灵活性，也让我对现代计算机设计有了更深层次的认识。更令我印象深刻的是，这本书并没有止步于纯粹的硬件设计。它还巧妙地将微处理器体系结构、指令集设计等概念融入其中。我开始理解，为何不同的计算机会有不同的指令集，为何它们在性能和功耗上会有差异。书中对流水线、缓存等技术的设计思路和优劣分析，让我对计算机的性能优化有了更清晰的认识。读完这本书，我感觉自己对计算机的理解，已经从一个“使用者”升级到了一个“设计者”的视角。我不再仅仅满足于使用软件，而是开始好奇软件背后运行的硬件是如何工作的，又是如何被设计出来的。这种好奇心的激发，无疑是这本书最大的成功之处。这本书的逻辑严谨，条理清晰，每个概念的提出都有其铺垫和理由，不会让人感到突兀。即使是对于一些复杂的概念，作者也总是能用通俗易懂的语言和形象的比喻来解释，使得学习过程更加顺畅。我认为，这本书不仅适合计算机科学和电子工程专业的学生，也同样适合任何对计算机底层原理感兴趣的读者。我尤其喜欢书中提供的那些思考题和习题，它们鼓励我去动手实践，去验证我所学到的知识。有时候，为了解决一个习题，我会花上好几个小时去推敲，去画图，去模拟。但当最终找到答案的那一刻，那种成就感是无与伦比的。这种学习方式，比单纯地阅读书本要有效得多。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》是一本值得反复阅读的经典之作。它以其深刻的洞察力、严谨的逻辑、丰富的示例和富有启发性的讲解，为我打开了通往计算机世界核心的大门。我强烈推荐这本书给所有想要深入理解计算机科学和电子工程领域的朋友们。

评分☆☆☆☆☆

在我阅读《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》的过程中，有一个让我尤为受益的部分，那就是书中对“设计过程”的强调。这本书并非仅仅是罗列各种概念和技术，而是将它们融入到一个完整的、有条理的设计流程之中。首先，作者在引入每个新概念时，都会先阐述其“为何存在”的必要性。例如，在介绍逻辑门时，他会说明为什么我们需要这些基本的逻辑单元来构建计算能力；在介绍时序逻辑时，他又会解释为什么组合逻辑不足以实现复杂的存储和控制功能。这种对“问题驱动”的强调，让我明白设计并非凭空产生，而是为了解决特定的问题。其次，书中详细讲解了从需求分析到最终实现的设计步骤。即使是在讲解非常基础的逻辑电路设计时，作者也会引导读者思考：我们要实现什么样的功能？输入输出是什么？有哪些约束条件？如何用逻辑门来实现？这种系统性的思考方式，贯穿了整本书。我记得在学习组合逻辑电路设计时，作者提供了非常清晰的步骤：首先，根据需求定义输入输出信号；然后，列出真值表；接着，利用卡诺图等工具进行逻辑化简；最后，将化简后的逻辑表达式转换成实际的逻辑门电路。这个过程，让我体会到了设计中的严谨性和系统性。在时序逻辑方面，书中对状态机的设计过程也讲解得非常详细。从状态转移图的绘制，到状态编码的选择，再到最终的电路实现，每一步都清晰可见。作者还强调了不同的状态编码方式可能带来的不同硬件实现和性能影响，这让我意识到，设计中的每一个选择都会对最终结果产生影响。硬件描述语言（HDL）的部分，更是将这种设计过程的概念推向了新的高度。书中展示了如何使用VHDL或Verilog来描述电路的功能，以及如何利用EDA工具（Electronic Design Automation）来进行仿真和综合。这种“软件辅助硬件设计”的理念，让我看到了现代计算机设计的高效性和自动化程度。书中也触及到了设计的优化问题。例如，在讨论逻辑化简时，作者解释了为何要进行化简，以及化简后的电路在面积、功耗和速度上的优势。在讲解流水线时，他阐述了如何通过并行处理来提升CPU的吞吐量。这些内容都让我意识到，设计并非仅仅是“能工作”就好，更需要考虑“如何做得更好”。对我而言，这本书最大的价值在于，它不仅传授了我技术知识，更培养了我一种“工程师思维”。它教会我如何分析问题，如何分解问题，如何系统地设计解决方案，以及如何去优化我的设计。这种思维方式，对于我今后的学习和工作，都将产生深远的影响。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》不仅仅是一本教材，更是一本关于“如何设计”的指南。它通过展示一个完整的、循序渐进的设计流程，让我深刻理解了计算机系统是如何被创造出来的，以及在这个创造过程中所涉及的关键思考和方法。

评分☆☆☆☆☆

我在学习《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》的过程中，最深刻的感受之一便是它对“抽象”这一概念的精妙运用。在计算机科学领域，抽象无处不在，但往往很难被初学者真正理解其精髓。这本书则以一种极其清晰和循序渐进的方式，展示了如何通过层层抽象来构建复杂的计算机系统。故事的开端，是从最基础的逻辑门开始的。作者并没有直接跳到微处理器，而是先让我们理解AND、OR、NOT等基本逻辑门的工作原理。这便是第一层的抽象：将电信号的开关状态，抽象成逻辑上的“真”和“假”。然后，通过这些基本逻辑门，又可以组合成更复杂的逻辑单元，例如加法器，这便是第二层抽象：将多个逻辑门组合，实现一个特定的算术功能。书中对组合逻辑电路的设计，让我充分体会到了这种抽象的威力。一个简单的加法器，可以通过不同的逻辑门组合来实现。而当我们需要实现更复杂的算术运算时，就可以将多个加法器组合起来，形成一个算术逻辑单元（ALU）。这种“积木式”的构建方式，正是通过不断地进行抽象和组合来实现的。而时序逻辑部分，则引入了“时间”这个维度，以及“状态”的概念。触发器（Flip-flop）的出现，标志着我们进入了能够存储信息的领域。寄存器、计数器、移位寄存器等，都是基于触发器构建的更高级的抽象单元，它们能够保存和处理一系列的比特信息。作者对微处理器体系结构的讲解，更是将抽象提升到了一个新的高度。指令集架构（ISA）本身就是一种高度的抽象，它定义了软件与硬件之间的接口。程序员只需要关注ISA提供的指令，而无需关心CPU内部是如何具体实现的。这种抽象，极大地简化了软件开发。更让我印象深刻的是，书中对硬件描述语言（HDL）的介绍，如VHDL和Verilog。这些语言本身就是一种抽象工具。我们不再需要直接操作电信号，而是可以用代码来描述逻辑电路的行为。这使得设计过程更加高效，也更容易管理复杂的电路。通过HDL，我们可以先在高层次上描述我们想要的功能，然后由工具自动将其翻译成底层的逻辑门电路。这本书没有停留在理论层面，而是通过大量的实例，将这些抽象概念具体化。例如，书中会展示如何用逻辑门设计一个简单的内存控制器，或者如何用HDL描述一个有限状态机。这些实例帮助我理解，理论上的抽象是如何在实际的硬件设计中得到应用的。阅读这本书，我最大的收获之一便是对“分层抽象”有了深刻的认识。计算机系统就像是一个巨大的金字塔，最底层是物理的晶体管，往上是逻辑门，再往上是算术逻辑单元、控制器，最终是完整的微处理器，以及运行在它之上的操作系统和应用程序。每一层都建立在前一层的基础上，并且隐藏了其内部的复杂性。《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》就像是一本“爬塔指南”，它带领我一步一步地攀登，从最基础的砖块，构建出整个计算机世界的宏伟蓝图。这种对抽象的理解，不仅对学习计算机科学至关重要，也对解决其他复杂问题，具有普遍的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我总以为，学习计算机设计，就是死记硬背各种逻辑门、触发器、寄存器之类的名称和功能。然而，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》这本书，让我彻底改观。它以一种极其贴近实际应用的方式，展示了这些基础概念是如何在真实的计算机系统中发挥作用的，并让我感受到了“学以致用”的乐趣。书中不仅仅是罗列理论，而是通过大量的实际应用案例，将抽象的概念具象化。例如，在讲解组合逻辑电路时，作者会展示如何用它们来构建一个加法器，一个选择器，或者一个编码器。这些看似简单的应用，却是我理解逻辑门工作原理的最佳切入点。在时序逻辑部分，书中对寄存器、计数器、移位寄存器等的讲解，更是让我看到了它们在实际系统中的重要作用。例如，寄存器是CPU存储数据的重要部件，计数器可以用于定时和计数，而移位寄存器则可以用于串行数据的传输。这些概念，在我看来，不再是冰冷的学术名词，而是实实在在的“功能模块”。让我尤为印象深刻的是，书中对微处理器核心的讲解。它不仅仅是描述CPU的组成部分，更是展示了这些部分是如何协同工作的。我看到了CPU如何通过指令集来执行程序，如何通过控制单元来协调各个部件的操作，以及如何通过内存接口来访问数据。这种对整个系统运作流程的描述，让我对计算机的整体架构有了清晰的认识。书中对硬件描述语言（HDL）的介绍，更是将理论与实践紧密结合。通过学习VHDL或Verilog，我可以自己动手去设计和仿真一个逻辑电路。这种“动手实践”的机会，让我在学习过程中获得了极大的乐趣和成就感。我尝试着去设计一个简单的数码管显示控制器，并在仿真器中看到了它的正确运行，那一刻的喜悦，是任何纯理论的学习都无法比拟的。此外，书中还介绍了一些实际的计算机设计实例，比如简单的CPU模型。这让我有机会将我所学的知识，应用到一个更宏观的设计中。我开始理解，如何将基础的逻辑门，一步一步地组合成一个能够执行指令的处理器。这本书让我明白了，学习计算机设计，不仅仅是学习“是什么”，更是学习“如何去做”。它提供了一个从理论到实践的完整路径，让我能够将所学的知识，转化为解决实际问题的能力。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》是一本极其注重应用的书籍。它通过丰富的实例和实践指导，将抽象的计算机设计理论，转化为生动易懂的实际应用，让我深刻体验到了“学以致用”的乐趣，并对计算机设计领域充满了探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》的过程中，我越来越意识到，计算机的性能并非一蹴而就，而是通过一系列精妙的优化和设计决策不断堆叠而成的。这本书，让我对“性能优化”这个概念有了全新的认识，它不再是软件层面的一些“调优技巧”，而是根植于硬件设计本身。书中对组合逻辑电路的讲解，就已经开始触及到性能的考量。作者会详细分析不同逻辑门组合方式对电路速度的影响，并且会通过卡诺图等工具来化简逻辑表达式，从而减少门电路的数量，进而提升电路的响应速度。这让我明白，即使是最基础的逻辑设计，也需要考虑效率。在时序逻辑部分，书中对触发器和时钟周期的讲解，让我理解了CPU的时钟频率是如何决定的。时钟周期越短，CPU的运行速度就越快，但同时对电路的设计和稳定性也提出了更高的要求。作者会分析如何设计更快的触发器，以及如何通过优化时序来缩短时钟周期。而微处理器体系结构的部分，更是性能优化的重头戏。书中对流水线（Pipelining）的讲解，堪称经典。我明白了通过将指令执行过程分解成多个阶段，并在不同的阶段并行处理不同的指令，可以极大地提高CPU的吞吐量。作者还会详细分析流水线中可能出现的“冒险”（hazard）问题，以及如何通过各种技术（如数据转发、分支预测）来解决这些问题，从而最大化流水线的效率。书中对缓存（Cache）的讲解，也让我理解了内存性能优化的重要性。CPU的计算速度远高于内存的访问速度，而缓存就是为了弥合这种速度鸿沟而设计的。我学习了不同类型的缓存（L1、L2、L3），以及它们的工作原理，例如缓存命中率和局部性原理，都直接影响着程序的运行速度。此外，书中还提到了指令集设计中的一些优化思想，比如RISC（精简指令集计算）的设计理念，就是通过简化指令，使得CPU能够更快地执行每一条指令，从而提升整体性能。我最喜欢的是，书中并非简单地给出优化结果，而是会深入分析“为什么”这些优化能够提升性能。例如，作者会通过图示和数学模型来展示流水线如何并行工作，以及缓存如何减少内存访问延迟。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我对性能优化有了更深刻的理解。阅读这本书，我不再仅仅满足于让程序“跑起来”，而是开始思考如何让它“跑得更快”。这种对性能的追求，已经从软件层面延伸到了硬件层面。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》这本书，为我打开了性能优化的“大门”。它让我深刻理解了，计算机的性能并非凭空而来，而是通过一系列精密的硬件设计和优化技术来实现的。这种对性能的深入理解，将对我未来的学习和实践产生深远的影响。

评分☆☆☆☆☆

从我个人的学习体验来说，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》这本书最大的价值在于它提供了一个极其坚实且易于理解的“底层”视角，让我得以窥探计算机世界的运作奥秘。我一直对计算机的运行原理感到好奇，但很多市面上的书籍要么过于宏观，要么过于微观，难以找到一个恰当的切入点。这本书恰恰填补了这一空白。开篇就从最基本的逻辑门讲起，这让我想起了自己在高中时期学习的电学基础，但这里更进了一步，将这些基本的“开关”组合成了能够进行计算的“大脑”。我记得作者用“门”这个词来形容这些基本的逻辑单元，确实非常贴切，它们就像是信息流动的“守门员”，根据不同的输入条件，决定信息是“通过”还是“阻挡”。书中对布尔代数和逻辑表达式的阐述，虽然在形式上是数学的，但作者非常巧妙地将其与实际的逻辑门电路联系起来。我开始明白，那些看起来复杂的逻辑表达式，其实就是用一种简洁的数学语言来描述一堆逻辑门的组合。通过真值表和卡诺图等工具，我能够系统地化简和优化逻辑电路，这让我意识到，效率和性能的提升，往往可以从最基础的设计层面开始。随着章节的推进，我对组合逻辑和时序逻辑的理解也越来越深刻。组合逻辑就像是计算器，它的输出只取决于当前的输入，没有任何“记忆”功能。而时序逻辑则加入了“时钟”这个概念，让电路拥有了“记忆”能力，能够存储信息，并且按照时间顺序执行操作。我记得书中对触发器（Flip-flop）的讲解，让我明白这是计算机存储信息的基本单元，比如寄存器就是由触发器组成的。最让我着迷的部分是书中对状态机的介绍。状态机是一种用来描述系统行为的模型，它能够清晰地表示系统在不同状态下的响应。我尝试着去用状态机来设计一个简单的交通信号灯控制器，这个过程让我深刻体会到，如何将一个实际的控制逻辑转化为计算机可以理解和执行的模型。这种抽象和具象的转换，是计算机科学的核心能力之一。书中还详细介绍了微处理器的一些基础概念，比如指令集架构（ISA）和指令解码。我终于明白了，为什么不同的CPU会有不同的指令集，以及这些指令是如何被CPU执行的。书中对流水线（Pipelining）的讲解，让我对CPU的性能提升有了更直观的认识。原来，CPU并非像我们想象的那样，一条一条地顺序执行指令，而是可以同时处理多条指令的不同阶段，大大提高了执行效率。虽然书中没有深入探讨现代CPU的各种复杂技术，但它所提供的基础知识，足以让我建立起一个清晰的计算机体系结构模型。我不再觉得CPU是一个神秘的黑箱，而是能够理解它的基本工作原理。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的启迪。它教会我如何从最基本的逻辑单元出发，一步一步地构建出复杂的系统。这种“自底向上”的设计思路，对于理解和解决其他领域的复杂问题，也同样具有借鉴意义。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》为我提供了一个绝佳的平台，让我能够深入理解计算机的硬件原理。它不仅满足了我的好奇心，更激发了我进一步学习和探索的动力。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在翻开《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》之前，我对“计算机体系结构”这个词的理解，是非常模糊的。我只知道计算机有个CPU，内存，硬盘，但具体它们是如何协同工作的，又是如何被设计出来的，我一点概念都没有。这本书，就像是为我打开了一扇通往计算机“幕后”世界的窗户。让我印象最深刻的是，书中将计算机的组成部分，从最底层的逻辑门，一直追溯到了指令集和程序执行。这种“自底向上”的讲解方式，让我能够清晰地理解，那些我们习以为常的软件操作，是如何在硬件层面被一步一步地实现的。作者首先从逻辑门开始，构建出基本的算术和逻辑单元（ALU）。这就像是在建造一座大厦的基石，没有它们，一切都无从谈起。然后，这些ALU被整合到CPU的核心，并加入了控制单元、寄存器等，这才构成了一个基本的处理器。书中对指令集架构（ISA）的讲解，让我明白了CPU能够理解和执行的“语言”。不同的ISA，就像是不同的语言，规定了CPU能够执行的指令集。我看到了像ADD、SUB、LOAD、STORE这样的基本指令，也明白了这些指令是如何通过CPU内部的电路来执行的。更让我着迷的是，书中对CPU内部工作流程的描述。我学会了什么是“取指令”、“译码”、“执行”、“访存”和“写回”这五个基本阶段，也理解了什么是“流水线”技术，以及它如何通过并行处理来提升CPU的性能。这让我对CPU的“工作方式”有了一个非常直观的认识。书中还详细讲解了内存系统，包括内存的层次结构（寄存器、缓存、主存）以及它们之间的关系。我理解了为什么需要缓存，以及缓存是如何工作的，这对于解释程序为什么会运行得快慢不一，有了更深刻的认识。让我感到惊喜的是，这本书并没有止步于CPU和内存，还提到了输入输出（I/O）设备。我明白了I/O设备是如何通过接口与CPU进行通信的，以及中断机制是如何工作的。这让我对计算机作为一个整体系统有了更全面的了解。最重要的是，这本书让我明白，计算机的设计是一个权衡和取舍的过程。例如，在设计指令集时，需要考虑指令的丰富性和执行效率；在设计内存系统时，需要在速度、容量和成本之间找到平衡。这种“设计哲学”的灌输，让我受益匪浅。读完这本书，我不再仅仅将计算机看作是一个工具，而是能够欣赏它背后所蕴含的精巧设计和智慧。我开始对计算机体系结构这个领域产生了浓厚的兴趣，并希望能够进一步深入学习。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》为我提供了一个全面而深入的计算机体系结构入门。它以一种清晰、系统的方式，将复杂的硬件原理呈现在我面前，让我对计算机的运作机制有了前所未有的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》的过程中，我最大的惊喜之一便是它在逻辑严谨性方面所达到的高度。这本书并非只是简单地介绍技术知识，而是通过一种极其严谨的逻辑推理过程，将所有概念串联起来，让读者在理解每一个新知识点时，都能看到它与之前知识的必然联系。从最基础的布尔代数和逻辑门开始，作者就奠定了一个坚实的数学基础。每一个逻辑运算，都有明确的定义和公理。然后，这些基本的逻辑门被组合成更复杂的组合逻辑电路，而每一个组合逻辑的设计，都遵循着明确的设计原则和化简方法，比如真值表和卡诺图的应用，都提供了系统性的方法来确保设计的正确性和效率。在进入时序逻辑时，作者引入了“时钟”和“状态”的概念，并通过对触发器（Flip-flop）的深入分析，展示了如何构建具有记忆功能的电路。每一个触发器的设计，都遵循着严格的时序约束，确保在正确的时间完成状态的改变。当引入微处理器体系结构时，这种严谨性更是体现得淋漓尽致。指令集架构（ISA）的定义，本身就是一种高度形式化的语言，它明确规定了CPU能够识别和执行的所有指令。每一个指令的编码、译码和执行过程，都经过了严谨的设计和分析。书中对CPU的流水线设计，让我看到了如何通过精密的调度和控制，实现指令的并行执行。每一个流水线阶段的工作，都必须与前后的阶段保持同步，并且能够有效地处理数据依赖和控制依赖等问题。这需要极其精细的逻辑设计和分析。硬件描述语言（HDL）的部分，更是将逻辑严谨性提升到了代码层面。VHDL和Verilog的语法规则非常严格，每一个语句都必须符合语法规范，才能被EDA工具正确地解析和综合。作者通过大量的示例，展示了如何用HDL来精确地描述逻辑电路的功能，并确保设计的正确性。更让我钦佩的是，作者在解释某些复杂概念时，总是会先给出其数学模型或者逻辑推导过程。例如，在分析时序逻辑电路的稳定性时，作者会通过数学公式来证明其正确性。这种基于数学和逻辑的严谨性，让我对书中所介绍的知识，充满了信任。我发现，当我遇到一个难以理解的概念时，只要我回溯到它最初的逻辑起点，往往就能找到理解的关键。这种“追根溯源”的能力，正是这本书严谨的逻辑结构所赋予我的。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》是一本极其严谨的著作。它以其卓越的逻辑组织和严密的推理，为我提供了一个扎实可靠的计算机设计知识体系。我在这本书中获得的，不仅仅是知识，更是一种对逻辑思考和严谨求证的学习态度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，可以说是我见过所有技术书籍中最独特也是最吸引我的。它不像其他一些教科书那样，动辄就引用大量的学术术语，让人望而却步。相反，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》的作者似乎非常善于运用一种“对话式”的写作方式，仿佛在和读者进行一次深入的交流。我记得在讲解某些复杂逻辑电路的工作原理时，作者会时不时地抛出一些“设想”，比如“如果我们把这里的信号反转一下会怎么样？”，“如果这个开关断开，整个电路还能正常工作吗？”。这种提问式的引入，极大地激发了我的思考，让我主动去探索和理解。我不再是被动地接受知识，而是积极地参与到知识的构建过程中。而且，作者在描述一些抽象概念时，会大量使用生活中的类比。比如，在解释组合逻辑时，他会用开关和灯泡的组合来类比，生动形象地展示了输入和输出之间的逻辑关系。在讲解时序逻辑时，他又会用沙漏或者水龙头来比喻时钟信号的作用，让我瞬间就抓住了其核心思想。这种贴近生活的类比，让原本晦涩难懂的技术概念变得栩栩如生。书中的图示设计也同样功不可没。我很少看到有哪本书的图能够如此清晰、准确地表达出复杂的电路结构和信号流向。每一条导线，每一个元器件，都标注得一清二楚。而且，作者还会在图旁边配上详细的文字说明，解释每一个部分的含义和作用。这种图文并茂的设计，大大降低了阅读的难度。更值得称赞的是，作者在叙述过程中，非常注重逻辑的连贯性。他不会突然跳跃到下一个话题，而是会循序渐进地引导读者。每一个章节，甚至每一个小节，都是前一部分知识的自然延伸。这种结构化的写作方式，让我能够轻松地把握整体脉络，不容易迷失在细节之中。我尤其喜欢书中在讲解一个新概念时，会先简要回顾相关的旧知识，然后在此基础上引申出新内容。这种“温故而知新”的学习方式，让我能够更好地巩固已有的知识，并将其与新知识融会贯通。此外，作者的文字功底也相当不错。语言表达精准，但又不失生动有趣。他会适时地穿插一些幽默的元素，让阅读过程不那么枯燥。我甚至发现，自己在阅读这本书时，会不自觉地微笑起来，这在以往的学习经历中是极其罕见的。这本书给我的感觉，就像是在和一位经验丰富、循循善诱的老师在进行一对一的教学。他不仅教授我知识，更教会我如何去思考，如何去理解。这种教学方式，让我在轻松愉快的氛围中，掌握了扎实的计算机设计基础。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》的语言风格和叙述方式，是我阅读过的所有技术书籍中最具特色和最有效的。它成功地将复杂的技术内容，以一种易于理解、引人入胜的方式呈现给读者，让我不仅学到了知识，更享受了学习的过程。

评分☆☆☆☆☆

在我接触《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》之前，我一直以为编程和硬件设计是两个截然不同的领域，前者是软件工程师的范畴，后者则是硬件工程师的事情。然而，这本书彻底打破了我的这种刻板印象，让我看到了软件和硬件之间千丝万缕的联系，以及它们是如何相互作用、共同构建起我们今天所依赖的数字世界的。书中从最基础的逻辑门开始，逐步构建起复杂的数字电路，最终发展到微处理器。这个过程，本身就展示了硬件的“计算能力”是如何被创造出来的。而当作者开始讲解指令集架构（ISA）时，我就开始意识到，硬件的设计，其实也是在为软件的运行“铺路”。指令集架构（ISA）就像是硬件为软件提供的一套“指令菜单”。软件工程师编写的程序，最终会被编译成一系列的ISA指令，然后由CPU来执行。这本书让我明白，不同的ISA，意味着不同的指令集，也就意味着不同的编程方式和性能特点。例如，RISC（精简指令集计算）和CISC（复杂指令集计算）的对比，让我理解了指令集设计理念的差异，以及它们对软件开发和硬件实现的影响。书中对汇编语言的介绍，更是直观地展示了程序是如何“变成”机器指令的。我看到了一些简单的汇编代码，以及它们是如何映射到CPU的微架构操作的。这种从高级语言到机器语言的转换过程，让我看到了软件和硬件之间的“翻译”过程。更令我兴奋的是，书中还讨论了编译器的工作原理。我知道，编译器是将我们用高级语言（如C、C++）编写的代码，转换成目标机器的汇编代码或者机器码。这本书让我意识到，编译器的设计，需要深入理解目标硬件的体系结构，才能生成高效的机器码。书中对内存管理和缓存机制的讲解，也让我看到了硬件对软件性能的直接影响。一个好的内存管理策略，可以有效地利用硬件资源，提高程序的运行效率。而缓存的工作原理，也解释了为什么有些程序会比其他程序运行得更快。此外，书中对并行计算和多核处理器的介绍，也让我看到了硬件如何支持更强大的计算能力。现代软件越来越多地利用并行计算来提升性能，而这离不开硬件的支持。最让我感到新奇的是，这本书让我开始思考，如何从硬件的角度去理解和优化软件。例如，当我理解了CPU的流水线和缓存机制后，我就可以在编写程序时，更有针对性地去优化代码，以充分利用硬件资源。总而言之，《逻辑与计算机设计基础（原书第5版）》这本书，打破了我对软件和硬件的界限。它让我深刻理解了两者之间的紧密联系，以及它们是如何相互协作，共同推动着计算机技术的发展。这本书不仅让我学会了硬件设计的基础，更培养了我一种“软硬结合”的思维方式，为我未来的学习和职业发展打下了坚实的基础。