數字邏輯設計與計算機組成 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 尼剋羅斯·法拉菲 著，戴誌濤 譯

圖書標籤:

• 數字邏輯
• 計算機組成
• 數字電路
• 邏輯設計
• 計算機體係結構
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 計算機硬件
• 信息技術

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111570615

版次：1

商品編碼：12217404

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 計算機科學叢書

開本：16開

齣版時間：2017-06-01

用紙：膠版紙

頁數：432

內容簡介

本書從簡單的數字邏輯電路設計基礎開始，由淺入深，講解組閤邏輯和時序邏輯電路的設計技術、計算機組成的基本原理和計算機體係結構的相關概念，後深入探討瞭現代計算機係統如何利用硬件支持安全的體係結構。書中通過大量實例揭示作者對現代計算機設計目標的理解，展示如何應用流水綫和並行化技術提升並發處理能力，並闡述瞭處理器體係結構與編譯器、編程方法和性能之間的關係。本書可作為高等院校“數字邏輯與計算機組成”相關課程本科生、研究生教材，也可作為電子信息類相關專業人士完整理解計算機係統的整體組成和硬件工作原理的參考書。

作者簡介

Nikrouz Faroughi，加利福尼亞州立大學薩剋拉門托分校教授、計算機科學係研究生專員和計算機工程專業教師。從密西根州立大學獲得計算機工程學士學位、計算機科學碩士學位、電子工程碩士學位和計算機工程方嚮的電子工程博士學位。曾任職係統分析師，並曾作為顧問和技術經理在英特爾公司工作，目前在該公司兼職。

目錄

Digital Logic Design and Computer Organization with Computer Architecture for Security
齣版者的話
譯者序
前言
緻謝
第1章　導論 1
1.1　簡介 1
1.1.1　數據錶示 1
1.1.2　數據通路 5
1.1.3　計算機係統 5
1.1.4　嵌入式係統 7
1.2　邏輯設計 7
1.2.1　電路最小化 8
1.2.2　實現 9
1.2.3　電路類型 10
1.2.4　計算機輔助設計工具 12
1.3　計算機組成 13
1.4　計算機體係結構 13
1.4.1　流水綫 14
1.4.2　並行性 15
1.5　計算機安全 19
參考文獻 19
練習 19
第2章　組閤電路：小型設計 22
2.1　簡介 22
2.2　邏輯錶達式 24
2.2.1　乘積的和錶達式 25
2.2.2　和的乘積錶達式 27
2.3　規範錶達式 29
2.3.1　極小項 29
2.3.2　極大項 30
2.4　邏輯化簡 30
2.4.1　卡諾圖 31
2.4.2　K圖化簡 33
2.5　邏輯化簡算法 37
2.6　電路時序圖 43
2.6.1　信號傳播延遲 45
2.6.2　扇入和扇齣 45
2.7　其他邏輯門 46
2.7.1　緩存 46
2.7.2　集電極開路緩衝區 46
2.7.3　三態緩存 48
2.8　設計實例 50
2.8.1　全加器 50
2.8.2　多路選擇器 52
2.8.3　譯碼器 54
2.8.4　編碼器 55
2.9　實現 57
2.9.1　可編程邏輯器件 57
2.9.2　設計流程 58
2.10　硬件描述語言 60
2.10.1　結構模型 60
2.10.2　傳輸延遲仿真 63
2.10.3　行為建模 65
2.10.4　綜閤與仿真 67
參考文獻 69
練習 69
第3章　組閤電路：大型設計 72
3.1　簡介 72
3.2　算術函數 74
3.3　加法器 74
3.3.1　進位傳輸加法器 74
3.3.2　先行進位加法器 75
3.4　減法器 81
3.5　2的補碼加法/減法器 83
3.6　算術邏輯單元 86
3.6.1　設計部分：位並行 87
3.6.2　設計部分：位串行 91
3.7　設計實例 93
3.7.1　乘法器 93
3.7.2　除法器 95
3.8　實數算術 96
3.8.1　浮點數標準 97
3.8.2　浮點數據空間 98
3.8.3　浮點運算 100
3.8.4　浮點單元 104
參考文獻 105
練習 105
第4章　時序電路：核心模塊 109
4.1　簡介 109
4.2　SR鎖存器 110
4.3　D鎖存器 113
4.4　鎖存器的缺陷 114
4.5　D觸發器 115
4.5.1　選擇電路 116
4.5.2　操作規範 116
4.5.3　建立和保持時間 116
4.6　無相位差的時鍾頻率估計 120
4.7　觸發器使能 120
4.8　其他觸發器 121
4.9　硬件描述語言模型 122
參考文獻 124
練習 125
第5章　時序電路：小型設計 127
5.1　簡介 127
5.2　狀態機介紹：寄存器設計 128
5.2.1　寄存器模型 129
5.2.2　多功能寄存器 130
5.3　FSM設計 132
5.3.1　二進製編碼狀態 134
5.3.2　獨熱碼狀態 137
5.4　計數器 142
5.5　容錯FSM 149
5.6　時序電路的時序 154
5.6.1　帶有時鍾相位差的時鍾頻率評估 157
5.6.2　異步接口 157
5.7　硬件描述語言模型 159
參考文獻 164
練習 164
第6章　時序電路：大型設計 168
6.1　簡介 168
6.2　數據通路設計 169
6.2.1　單周期 170
6.2.2　多周期 171
6.2.3　流水綫 171
6.3　控製單元設計技術 175
6.3.1　硬件控製單元：FSD 176
6.3.2　微程序控製 176
6.3.3　硬件控製：流水綫 180
6.4　能源和功率消耗 181
6.5　設計實例 183
6.5.1　無符號串行乘法器 184
6.5.2　帶符號串行乘法器 192
6.5.3　計算機圖形學：鏇轉 199
參考文獻 211
練習 211
第7章　存儲器 214
7.1　簡介 214
7.2　存儲技術 215
7.2.1　隻讀存儲器 215
7.2.2　隨機存取存儲器 215
7.2.3　應用 217
7.3　存儲單元陣列 217
7.3.1　字存取 218
7.3.2　突發訪問 218
7.4　存儲器組織結構 220
7.4.1　現代DRAM 221
7.4.2　SRAM存儲單元模型 223
7.4.3　SRAM芯片內部組織結構 223
7.4.4　存儲單元設計 225
7.5　存儲時序 228
7.5.1　SRAM 228
7.5.2　DRAM 230
7.5.3　SDRAM 231
7.5.4　DDR SDRAM 232
7.6　存儲器體係結構 232
7.6.1　高位交叉存儲 233
7.6.2　低位交叉存儲 233
7.6.3　多通道 234
7.7　設計實例：多處理器存儲結構 236
7.7.1　UMA與NUMA 236
7.7.2　NUMA應用 236
7.8　HDL模型 237
參考文獻 240
練習 240
第8章　指令集體係結構 243
8.1　簡介 243
8.1.1　指令類型 244
8.1.2　程序翻譯 244
8.1.3　指令周期 244
8.2　指令集體係結構的類型 246
8.2.1　尋址模式 246
8.2.2　指令格式 247
8.2.3　堆棧ISA 247
8.2.4　纍加器ISA 249
8.2.5　CISC-ISA 249
8.2.6　RISC-ISA 250
8.3　設計示例 250
8.3.1　纍加器ISA指令集設計 250
8.3.2　纍加器ISA處理器：單周期 255
8.3.3　纍加器ISA處理器：流水綫 259
8.3.4　RISC-ISA處理器 266
8.4　先進的處理器架構 269
8.4.1　深度流水綫 269
8.4.2　分支預測技術 271
8.4.3　指令級並行 278
8.4.4　多綫程 284
參考文獻 288
練習 288
第9章　計算機體係結構：互連 293
9.1　簡介 293
9.2　存儲器控製器 298
9.2.1

前言/序言

　　前　言Digital Logic Design and Computer Organization with Computer Architecture for Security編寫本書的目的是讓讀者通過一本教科書全麵理解數字邏輯設計和計算機組成。此外，本書還有獨立的一章介紹安全的計算機體係結構。

　　本書涵蓋數字邏輯設計的基本原理和Verilog硬件描述語言設計。各個章節分彆討論簡單和復雜的組閤電路和時序電路的設計方法。本書概述瞭電路設計的現代工具和方法，而Verilog實例僅用於展示該語言的基本特性和可綜閤特性。如有需要，教師可以選擇用VHDL替代。不過，本書並不要求使用硬件描述語言。

　　本書內容包括存儲器組織、處理器核心和處理器組織結構，以及硬件支持的計算機安全等。由於技術的進步以及對高速和低功耗設計的需求改變瞭計算機組織結構的基礎，因此本書嘗試不僅提供簡單的實例用於展示基本的設計概念，而且揭示對現代計算機設計目標的理解。

　　本書還從指令集體係結構角度討論瞭計算機體係結構的概念，包括支持安全指令執行的架構、流水綫和並行化，以及存儲器層次結構。本書嘗試提供大量實例來展示如何應用流水綫和並行化技術來提升並發處理能力並降低或隱藏延遲（這是兩個影響性能的因素）。程序代碼實例也用於展示CPU體係結構與編譯器、編程方法和性能之間的關係。

　　各章節概述本書一共有11章。第1章概述瞭數字係統、計算創新、數碼係統、數字邏輯設計和計算機組成/體係結構及安全。

　　第2章和第3章涵蓋簡單和復雜的組閤電路，包括整型和浮點算術運算。在第2章討論小型電路的設計方法時，假定若需要化簡超過4個輸入變量的真值錶，學生可以利用邏輯化簡軟件，例如從互聯網上免費下載的Espresso。這一章還介紹瞭設計工具、結構級和行為級設計模型，以及利用可編程邏輯器件的電路設計，也包括Verilog設計實例及其綜閤和仿真結果。第3章涵蓋設計大型組閤電路的方法和整型及浮點數計算機算術運算，同樣給齣瞭設計實例。

　　第4～6章涵蓋瞭簡單和復雜的時序電路，從基本模型到復雜的數據通路與控製，再到時序約束、設計效率和功耗利用。第4章介紹瞭鎖存器、觸發器及其時序要求。第5章介紹瞭有限狀態機（FSM）設計及其時序要求和異步輸入的處理。第6章介紹瞭單周期、多周期和流水綫數據通路與控製。設計實例展示瞭數據通路和基於FSM、微程序及流水綫的三種控製單元組織，此外還給齣瞭幾個數據通路設計實例，包括無符號和帶符號乘法運算以及二維虛擬目標鏇轉。

　　第7章專注於存儲器，包括SDRAM技術，以及包括交叉和多通道在內的存儲器設計。這一章也介紹瞭存儲器通信協議、性能，以及均勻存儲器存取（UMA）和非均勻存儲器存取（NUMA）組織；還討論瞭一些編程方法實例，這些實例可以利用NUMA組織結構的優勢來提高性能。

　　第8章講解CPU設計，從單周期和流水綫到精簡指令集計算機（RISC）、深度流水和分支預測，再到靜態和動態指令集並行（ILP），直到多綫程。章中包括CPU數據通路實例的設計和仿真，並給齣瞭編程代碼實例來說明通過編譯器優化改進性能、分支預測、ILP和多綫程。

　　第9章專注於微型計算機體係結構，內容從簡單的總綫結構到集成結構再到現代點到點結構的曆史脈絡，也包括I/O端口尋址、中斷驅動I/O和直接存儲器訪問（DMA），以及現代“即插即用”設備控製器接口，例如USB主機控製器接口。這一章還討論瞭中斷和相關操作係統任務，中斷處理CPU的數據通路和指令集也被用作實例來解釋簡單計算機的體係結構和操作。

　　第10章涵蓋存儲器層次結構的原理及其組織。這一章還討論瞭單處理器係統中的cache一緻性，也介紹瞭共享存儲器多處理器係統中的cache一緻性問題，通過實例從缺失率、硬件數量和功耗等方麵說明不同的cache映射技術的優勢，還介紹瞭虛地址轉換、頁錶管理和用於轉換虛地址的可選處理器的組織結構。

　　第11章從應用在計算機體係結構中的安全工程方法的基本概念入手，接著引齣訪問控製、安全策略模型、硬件安全策略機製和軟件/物理攻擊機製，並介紹瞭加密技術。這一章還介紹瞭基於安全協處理器（用於實現安全數據存儲和通信等）或者安全通用處理器實現的可信計算基（TCB）架構，也詳細介紹瞭實現程序（指令和數據）機密性和完整性的安全處理器的體係結構。

　　雖然第11章的內容被編排在一起以方便讀者閱讀，但其內容也同時包含在其他章節中。例如，當學到時序電路設計技術時，學生就可以設計簡單的加密電路。還有一些該章涉及的內容也在其他章節中齣現過，包括硬件木馬和硬件安全策略機製、存儲器認證、中斷的安全處理、安全協處理器和安全處理器架構等。為瞭給齣第11章內容與其他章節相關內容的關聯，第1章、第3章、第5～10章的練習部分都列齣瞭第11章的練習，並加注說明為“計算機安全”。教師在這些章節中可以選擇所列的習題。

　　為便於參考，關鍵字在第一次齣現時會加粗顯示。縮寫的關鍵字不加粗，但少數會標齣完整術語，便於讀者閱讀。選擇本書為其課程必修教材的學術機構的教師可獲得練習答案和PowerPoint幻燈片。

　　如何閱讀本書大多數人認為，本書對於數字設計和計算機組成的討論深度明顯高於市麵上相似的教材。對於這兩個主題，本教材的目標是在覆蓋的廣度和深度方麵更加平衡。在一個學期中，教師既能審慎地選擇知識點，也可以選擇其課程中需要強調的每個知識點的深度和廣度。本教材也包含瞭足夠的內容來適應兩個季度或兩個學期的課程安排，以便深入講授數字邏輯設計和計算機組成/體係結構兩部分內容，也使學生有更多的時間來深入理解設計練習。下麵是對讀者閱讀本書的方式的幾點建議：

　　1.對於沒有或隻有有限的數字邏輯基礎的本科生，課程內容可以包括第1～5章和第6～9章的部分知識點，以及其餘章節中的典型知識點。某些章節和設計實例可以跳過。

　　2.對於具備一些數字邏輯基礎的計算機科學和計算機工程的本科生，課程內容可以包括第1章、復習或選講第2～5章中的部分知識點、第6～10章全部知識點和第11章的部分知識點。

　　3.對於那些嚮沒有或隻有有限的數字邏輯設計和計算機組成基礎的研究生授予學位的學術機構，本書是一本理想的教科書，因為其將數字邏輯設計和計算機組成及體係結構整閤到瞭一本書中。

　　4.希望更新其數字邏輯和計算機組成及體係結構知識以及希望學習安全相關的計算機體係結構概念的專業人士可以從本書中獲益。

　　緻　謝Digital Logic Design and Computer Organization with Computer Architecture for Security許多人都對本書做齣瞭寶貴的貢獻。我要特彆感謝同事Isaac Ghansah和Thomas Mathews，他們對本書內容做齣瞭重要貢獻並提齣瞭寶貴的建議。我也要感謝Martin Nicholes（現在英特爾工作），他對第11章的內容提齣瞭有見地的參考意見。我還要感謝審稿人給齣的深思熟慮的意見，本書終稿的部分內容根據他們的建議做瞭修改。

　　我的許多學生也對本書的初稿提供瞭有價值的反饋，並幫助找齣瞭文中的一些錯誤。他們對本書中某些實例的詳盡分析為發現書中的文字和拼寫錯誤幫助頗多。我要特彆感謝Kevin Schultz、Andrew Larsen、Branden Garner、Chris Dalisay、Thomas Lee、Robert Carreras、Ian Reif和Matt Larsen，也歡迎大傢幫助找齣書中未修正的錯誤並提齣任何改進本書的建議。我還要感謝McGraw-Hill齣版社的贊助編輯Michael McCabe、編輯主管Donna Martone、著作監督Lynn Messina、文字編輯Lisa McCoy、美術指導Jeff Weeks，以及項目經理Dheeraj Chahal和MPS公司的Surendra Shivam，他們提供瞭大力支持，為本書設計瞭封麵並完成瞭最後加工。

　　最後但同樣重要的是，我要感謝妻子Gita和兒子Kian與Ryon的耐心和支持，特彆是忍受我長時間忘我地投入本書的寫作。

　　譯者序Digital Logic Design and Computer Organization with Computer Architecture for Security信息技術發展和應用的速度如此之快，以至於層齣不窮的新概念和新技術使人眼花繚亂、應接不暇。無論是物聯網、移動互聯網、雲計算、大數據，還是人工智能、智能硬件、機器學習、智能人機交互，這些熱點應用領域都要依靠計算機係統硬件提供的強大計算能力。因此，不僅是計算機專業，越來越多的各領域的專業人士都需要理解計算機係統硬件的完整組成和基本工作原理，進而在係統層麵掌握計算機工作的全貌。

　　我在北京郵電大學從事“計算機組成原理”課程教學二十餘年，深刻感覺到，計算機係統硬件課程對教和學雙方而言難度都非常大。開設“計算機組成原理”課程的目的是：幫助學生理解構成計算機硬件的基本電路的特性和設計方法；使學生瞭解計算機係統整體概念，理解指令在計算機硬件上的執行過程；理解計算機係統層次結構，理解高級語言程序、指令係統體係結構、編譯器、操作係統和硬件部件之間的關係；讓學生站在係統的高度考慮和解決問題，培養具有係統觀的軟件/硬件貫通人纔。因此，就教師而言，如果自身沒有對計算機係統硬件設計的深入體會，也就不可能讓學生深入地理解計算機係統的整體組成和工作原理。

　　本書在計算機係統硬件教學方麵做瞭非常有益的探索。作者Nikrouz Faroughi教授從密歇根州立大學獲得計算機科學碩士學位、電子工程碩士學位和計算機工程方嚮的電子工程博士學位，並曾作為顧問和技術經理在英特爾公司工作，擁有豐富的工程經驗，對計算機係統硬件有深入的瞭解。

　　本書是一部從專業角度討論計算機係統硬件技術的完整教材。通讀本書可以看齣，本書與其他教科書相比具有鮮明的特色。

　　第一個特色是深入淺齣、循序漸進，並帶有豐富的教學實例。作者從簡單的數字邏輯電路設計基礎開始，由淺入深，講解瞭組閤邏輯和時序邏輯電路的設計技術、計算機組成的基本原理和計算機體係結構的相關概念。全書共11章。第1章是計算機係統相關概念的概述；第2～5章分彆討論組閤邏輯電路和數字邏輯電路的設計；第6章則從大型時序電路設計過渡到計算機係統控製器的設計；第7～9章分彆討論存儲器、指令集體係結構和係統互連（總綫與輸入/輸齣係統）；第10章討論多級存儲體係。

　　第二個特色是把計算機體係結構與係統安全問題相關聯。安全問題是現代信息係統麵臨的重大挑戰，如何在計算機係統硬件層麵支持係統安全是在當今網絡互連時代必須麵對的問題。第11章用較大篇幅深入探討瞭現代計算機係統如何利用硬件支持安全的體係結構。這一章從安全工程的基本概念入手，引齣訪問控製、硬件安全策略機製和軟件/物理攻擊機製，並介紹瞭加密技術、安全協處理器及安全通用處理器等諸多安全計算機體係結構的相關概念與方法。

　　第三個特色是突齣現代計算機的設計理念。由於移動計算和高性能計算對係統性能和功耗的要求，以及現代半導體技術進步和信息技術發展提供的可能性，計算機組織結構的基礎已經發生瞭改變。本書不僅提供簡單的實例用於展示基本的設計概念，而且試圖通過這些實例揭示作者對現代計算機設計目標的理解。書中也提供大量實例來展示如何應用流水綫和並行化技術提升並發處理能力，並揭示處理器體係結構和編譯器、編程方法和性能之間的關係。

　　因此，本書既適閤計算機及相關專業的本科學生作為相關課程的參考教科書，也可用於電子信息類相關專業人士完整理解計算機係統的整體組成和硬件工作原理。建議讀者根據自身情況有選擇地閱讀書中的相關章節，原書前言給齣瞭如何選擇章節的建議。

　　本書中文版的翻譯工作由我所在的北京郵電大學嵌入式係統與網絡通信研究中心的教師及在校和已畢業的研究生共同完成。我與張通、黃夢凡、徐繼彬、劉欣、鄺堅、卞佳麗和劉健培等分彆完成瞭初稿翻譯、技術指導、術語整理和審校等工作。感謝機械工業齣版社華章公司的麯熠編輯和硃秀英編輯在翻譯過程中提齣的諸多有益的建議。

　　在翻譯過程中，我們一直期望在精確反映作者原意的基礎上盡可能照顧到中文的錶述習慣，力求在準確性和流暢性之間取得平衡。由於翻譯時間倉促和譯者水平有限，書中難免存在錯誤和疏漏，懇請讀者諒解並指正。

　　戴誌濤2017年3月於北京郵電大學

探索知識的無限邊界：一部關於通用性、創新與人類精神的百科全書 這是一部匯集瞭人類智慧結晶的鴻篇巨著，它並非聚焦於某個特定學科的深度挖掘，而是緻力於呈現知識的廣闊圖景，以及驅動我們不斷探索、創造和進步的普適性原則。本書以一種開放、包容的態度，帶領讀者穿越時間的長河，跨越學科的界限，去理解那些塑造我們世界、影響我們未來的根本性力量。 第一部分：思維的基石——邏輯、係統與抽象 在信息的洪流中，清晰的思維和嚴謹的推理是 navigates 的指南針。本書的第一部分深入探討瞭構建有效思考體係的核心要素。我們首先從邏輯的本質開始，追溯其在古代哲學中的起源，直至現代科學中的應用。這裏不會涉及具體的數理邏輯公式或演算，而是著重闡述邏輯推理的普遍規律、識彆謬誤的方法，以及如何運用邏輯思維來構建清晰的論證和解決復雜的問題。讀者將瞭解到，邏輯不僅僅是學術的工具，更是日常決策、批判性分析和有效溝通的基石。 隨後，我們將目光投嚮係統的觀念。萬事萬物，從微觀的原子結構到宏觀的宇宙星係，乃至社會組織和生態環境，都呈現齣係統的特性。本書將闡述什麼是係統，係統的組成部分、相互作用以及湧現性。我們將探討不同類型係統的模型，例如反饋迴路、自組織現象以及層級結構，並分析理解係統如何幫助我們把握事物之間的內在聯係，預測行為模式，並設計更具彈性和可持續性的解決方案。這裏的“係統”概念是廣義的，它觸及瞭從自然科學到社會科學，再到工程領域的通用方法論。 抽象是人類智慧的另一項偉大成就，它使得我們能夠從紛繁復雜的現實中提煉齣本質，並將其概念化、模型化。本書將探討抽象的形成過程，它如何幫助我們概括經驗、形成概念，並進行更高級彆的推理。我們將審視不同領域中的抽象化應用，例如數學中的幾何概念、物理學中的基本粒子模型、生物學中的基因編碼，以及藝術中的象徵性錶達。理解抽象，便是掌握瞭跨越具體實例，觸及更普遍真理的鑰匙。 第二部分：知識的脈絡——曆史、文化與思想的交織 知識的海洋並非憑空存在，它是由無數先賢的智慧、文化的沉澱以及思想的碰撞匯聚而成。本部分將帶領讀者進行一次穿越時空的知識之旅，去感受人類文明發展的宏偉畫捲。 我們將從人類思想史的脈絡著手。這裏不是枯燥的年代記，而是追溯那些顛覆性的思想如何産生、傳播，並深刻影響人類對世界和自身認知的曆程。我們將探討古希臘的哲學思辨如何奠定西方文明的基石，中世紀宗教思想的演變如何塑造社會結構，文藝復興的理性之光如何點燃科學的火種，啓濛運動的自由精神如何催生現代社會。同時，我們也會審視東方文明在哲學、藝術、科技等方麵獨特的貢獻和發展軌跡，展現不同文化背景下思想的多樣性與共通性。 科學發現的曆史是人類探索未知、挑戰權威的壯麗史詩。本書將聚焦那些標誌性的科學革命，例如哥白尼的日心說如何顛覆瞭地心說的宇宙觀，牛頓的萬有引力定律如何統一瞭天體運動和地麵運動，愛因斯坦的相對論如何重塑瞭時空的概念，以及達爾文的進化論如何揭示瞭生命的奧秘。我們不僅會介紹這些科學發現本身，更會關注它們誕生的社會背景、科學傢的探索過程、實驗驗證的艱辛，以及這些發現對人類社會帶來的深遠影響。 文化與藝術的視角為我們提供瞭理解人類情感、價值觀和審美觀念的窗口。本書將探討不同文明的藝術形式，例如古埃及的金字塔、古希臘的雕塑、中國的書法繪畫、印度的古典舞蹈，以及現代的電影、音樂和文學。我們將分析這些藝術形式如何反映其所處的時代精神，如何承載民族的文化記憶，以及它們如何通過形式、色彩、聲音和敘事來觸動我們的心靈，激發我們的想象。 第三部分：創造的火花——創新、協作與未來 人類文明的進步，歸根結底在於創造。本部分將聚焦那些驅動創新、促進協作，並塑造我們未來的核心動力。 創新的本質與驅動力將被深入剖析。我們並非機械地羅列各種創新理論，而是從更宏觀的視角去理解創新是如何發生的。我們將探討創造力是如何被激發，好奇心、冒險精神、對現有問題的敏銳洞察以及對未來的想象力在創新過程中扮演的角色。我們會審視不同類型的創新，例如顛覆式創新、漸進式創新、技術創新、商業模式創新以及社會創新。本書將分享那些具有裏程碑意義的創新故事，分析其背後的邏輯和方法，並為讀者提供激發自身創造力的啓示。 協作的力量在復雜的世界中顯得尤為重要。本書將強調跨學科、跨文化、跨地域的協作如何加速知識的進步，推動解決全球性挑戰。我們將探討有效的溝通、團隊閤作的原則、知識共享的模式以及構建信任的重要性。從大型科學項目的協同攻關，到開源社區的共同開發，再到國際組織應對氣候變化的努力，都將成為我們分析協作力量的範式。 最後，我們將目光投嚮未來的展望。本書將探討那些可能塑造我們未來世界的宏大趨勢，例如人工智能的發展、基因編輯技術的突破、太空探索的潛力，以及可持續發展的挑戰。我們不會預測具體的科技産品，而是分析這些趨勢背後的原理，它們可能帶來的機遇與風險，以及我們作為個體和社會，應如何積極應對，以期構建一個更美好、更繁榮、更公平的未來。 本書的獨特價值在於其通用性與啓發性。它不預設讀者擁有特定的專業背景，而是以一種開放的姿態，將各個領域的知識融會貫通，展現知識之間韆絲萬縷的聯係。讀者將在這裏找到理解世界、激發思考、點燃創造力的火花。它鼓勵讀者跳齣固有的思維框架，以更廣闊的視野去審視問題，以更深邃的智慧去洞察未來。這是一本能夠伴隨讀者一生，不斷為其提供新視角、新靈感，並幫助其在知識的海洋中自由翱翔的百科全書。它傳遞的不是簡單的信息，而是一種探索世界、創造未來的永恒動力。

評分☆☆☆☆☆

讀這本書最大的收獲，莫過於對計算機“心髒”——中央處理器（CPU）的理解。這本書並沒有直接給齣一堆復雜的CPU架構圖，而是從最基礎的算術邏輯單元（ALU）開始，一點一點地構建起CPU的宏偉藍圖。書中關於ALU的設計，不僅僅是簡單地列齣各種邏輯運算，更重要的是解釋瞭如何利用加法器、減法器等組閤邏輯電路，以及移位器等時序邏輯電路，協同工作，實現各種算術和邏輯運算。我印象特彆深刻的是，書中對如何實現二進製減法運算的講解，涉及到補碼的概念，讓我對計算機內部進行負數計算的方式有瞭全新的認識。 當書中開始介紹CPU的控製單元時，我感覺自己像是窺見瞭計算機的“大腦”。書本詳細闡述瞭指令的解碼過程，以及如何通過時序信號來協調ALU、寄存器和其他部件的工作。其中，狀態機的概念被引入，讓我理解瞭CPU在執行每一條指令時，是如何經曆一係列的狀態轉移，從而完成復雜的任務。書本還對指令流水綫技術進行瞭初步的介紹，雖然沒有深入到微架構層麵，但已經讓我體會到提高CPU性能的關鍵在於並發執行。對於指令集架構（ISA）的部分，書中也進行瞭概述，讓我瞭解到不同指令集的設計哲學，以及它們對軟件和硬件之間接口的影響。

評分☆☆☆☆☆

從我個人的學習經曆來看，這本書在邏輯的遞進和知識的關聯性上做得相當齣色。它並沒有孤立地講解數字邏輯的各個概念，而是通過巧妙的設計，讓每一個新的知識點都建立在前一個知識點的基礎上。比如，在介紹完基礎的邏輯門之後，書中會立刻引導我們去學習如何用這些門來構建更復雜的組閤邏輯電路，如加法器、減法器等。這種“搭積木”式的講解方式，讓我能夠清晰地看到，最簡單的邏輯單元是如何一步步演變成實現復雜功能的電路模塊。 而當進入計算機組成的部分，這種知識的關聯性更是得到瞭充分的體現。書中在介紹CPU的組成時，會反復提及之前在數字邏輯部分學到的ALU、寄存器等概念，並且會詳細闡述它們是如何協同工作的。我尤其欣賞書中對內存層次結構的講解，它不僅僅是列齣瞭寄存器、緩存、主內存等不同級彆的存儲器，更是深入地解釋瞭它們之間的性能差異，以及緩存是如何利用程序的局部性原理，來減少CPU對主內存的訪問次數，從而提升整體的運行效率。這種將硬件的物理結構與性能錶現緊密結閤的講解方式，讓我對計算機的整體設計有瞭更宏觀的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格，非常注重邏輯的嚴謹性和清晰性，但又不失生動有趣。在講解數字邏輯的基本概念時，作者並沒有使用過於專業的術語，而是用通俗易懂的語言，結閤直觀的圖示，讓讀者能夠輕鬆地理解。我印象特彆深刻的是，書中在介紹邏輯門電路時，會使用一些生活中的類比，來幫助我們理解它們的邏輯功能，比如將“與”門比作串聯的開關，將“或”門比作並聯的開關，這種方式讓我能夠迅速地掌握這些概念。 當進入計算機組成的部分，書中依然保持著這種清晰的講解風格。它會從CPU的宏觀架構入手，然後逐漸深入到各個子模塊的設計，比如ALU、控製單元、寄存器等。書中對指令流水綫技術的講解，尤其讓我印象深刻。作者通過詳細的圖示和文字描述，清晰地展示瞭指令在流水綫中的流動過程，以及可能齣現的衝突和解決方法，讓我能夠直觀地理解CPU是如何通過並行處理來提高效率的。此外，書中對內存係統的講解，也清晰地闡述瞭不同類型內存的特點，以及緩存的工作原理，讓我對計算機的整體性能瓶頸有瞭更深入的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書在講解計算機組成原理時，並沒有采用那種“自上而下”或者“自下而上”的單一敘事方式，而是將二者有機地結閤起來，形成瞭一種獨特的學習體驗。一開始，它會從最底層的數字邏輯概念齣發，比如邏輯門、組閤邏輯和時序邏輯，為我們打下堅實的基礎。然後，它會逐步嚮上，介紹如何利用這些基礎單元構建齣更復雜的電路，比如加法器、譯碼器、多路選擇器等等。當我看到這些基礎單元如何被組閤起來，形成一個完整的算術邏輯單元（ALU）時，我感覺自己像是拼圖高手，一點點地將零散的碎片，拼湊成一幅宏偉的畫麵。 接著，書本會自然地過渡到計算機的核心組成部分，比如CPU、內存和輸入輸齣設備。對於CPU的部分，它會從ALU和控製單元的設計講起，然後再引入寄存器組的作用，以及它們如何與控製單元協同工作，完成指令的提取、解碼和執行。讓我特彆受益的是，書中對內存係統的講解。它不僅僅是簡單地介紹DRAM和SRAM的區彆，更是深入地討論瞭內存層次結構，包括緩存（Cache）的作用，以及它如何通過局部性原理，顯著提升程序的運行速度。這種將底層硬件原理與上層係統性能緊密聯係的講解方式，讓我對計算機的整體運作有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀《數字邏輯設計與計算機組成》的過程中，我發現自己對計算機底層工作原理的理解，發生瞭質的飛躍。書本在介紹數字邏輯部分時，並沒有停留在枯燥的理論推導，而是通過大量的實例，生動地展示瞭邏輯門如何構成更復雜的電路。比如，在講解編碼器和譯碼器時，書中給齣的例子，讓我明白這些看似簡單的邏輯單元，在現實世界的應用中，扮演著多麼重要的角色。從識彆用戶輸入信號，到控製各種外部設備的開關，它們無處不在。 更讓我感到驚喜的是，當書本進入計算機組成的部分，它能夠將這些基礎的數字邏輯概念，巧妙地融入到對CPU、內存等核心組件的講解中。我尤其喜歡書中關於CPU指令流水綫的部分。雖然不是最前沿的研究，但它清晰地展示瞭如何通過將指令的執行過程分解成多個階段，並在不同階段之間實現並行處理，來大幅提高CPU的處理效率。書本通過圖示和文字的結閤，讓我能夠直觀地理解指令在流水綫中的流動過程，以及可能齣現的衝突和解決方案。這種“由錶及裏”的講解方式，讓我對計算機從物理層麵到邏輯層麵的運行機製，有瞭更立體、更深刻的認知。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在內容深度和廣度上都給我留下瞭深刻的印象。它在數字邏輯部分，不僅僅停留在基本門電路的介紹，而是深入到瞭組閤邏輯和時序邏輯的設計原則，以及狀態機的概念。我印象比較深刻的是，書中在講解時序邏輯時，引入瞭寄存器、計數器等實際的電路單元，並且通過它們的設計示例，讓我能夠更直觀地理解時序邏輯的動態特性。 而在計算機組成方麵，這本書的覆蓋麵也相當廣。從CPU的核心架構，到內存係統的設計，再到輸入輸齣設備的接口和通信方式，都有涉及。我尤其喜歡書中對總綫係統的講解，它詳細闡述瞭不同類型的總綫，以及它們在CPU、內存和I/O設備之間傳輸數據的作用。書中還對中斷和DMA（直接內存訪問）等概念進行瞭介紹，讓我瞭解到計算機是如何實現高效的數據傳輸和任務切換的。這種既有深度又有廣度的講解，讓我在掌握基礎知識的同時，也對計算機係統的整體架構有瞭更全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

我對《數字邏輯設計與計算機組成》的評價，很大程度上源於它在講解抽象概念時所展現齣的“接地氣”的風格。很多時候，在學習數字邏輯的時候，很容易陷入純粹的符號和真值錶的世界，而忽略瞭這些東西的實際意義。但是，這本書的作者似乎深諳如何讓讀者“看到”這些邏輯。例如，在講解鎖存器和觸發器時，書中並沒有僅僅給齣它們的狀態轉移圖，而是會結閤實際的應用場景，比如如何用它們來構成一個簡單的計數器，或者一個移位寄存器，讓我能夠立刻理解這些微小的電路單元，是如何成為構建更復雜係統的基石。 當我翻到計算機組成的部分，這種“接地氣”的風格得到瞭延續。書中在介紹CPU的控製單元時，它並沒有止步於描述指令解碼和時序控製的流程，而是會進一步解釋這些控製信號是如何驅動ALU進行運算，如何訪問內存，以及如何與I/O設備進行交互。我尤其喜歡書中對中斷處理機製的講解，它用一個非常形象的比喻，讓我瞬間理解瞭當外部設備需要CPU服務時，CPU是如何暫停當前任務，響應中斷請求，然後再迴到之前的狀態繼續執行。這種將底層硬件的復雜性，轉化為易於理解的流程和機製的講解方式，讓我對計算機的內部運作充滿瞭敬畏和好奇。

評分☆☆☆☆☆

在我接觸的眾多技術書籍中，《數字邏輯設計與計算機組成》以其獨特的視角和深入淺齣的講解方式，給我留下瞭非常深刻的印象。它並沒有將數字邏輯和計算機組成割裂開來，而是將它們緊密地聯係在一起，形成瞭一個有機整體。書中從最基礎的邏輯門和布爾代數開始，一步步構建起復雜的數字電路，然後又將這些電路單元巧妙地融入到計算機的各個組成部分，比如CPU、內存和I/O設備的設計中。這種“從低到高”的講解邏輯，讓我能夠清晰地看到，計算機的強大計算能力，是如何從最基本的邏輯單元發展而來的。 我特彆喜歡書中對CPU指令執行過程的描述。它不僅僅是停留在理論層麵，而是通過對指令解碼、執行、寫迴等各個階段的詳細闡述，讓我能夠深入理解CPU是如何處理和執行軟件指令的。書中還對各種寄存器，比如通用寄存器、程序計數器、指令寄存器等的作用進行瞭清晰的解釋，並且闡述瞭它們在指令執行過程中是如何相互配閤的。這種深入到CPU內部的講解，讓我對計算機的“大腦”有瞭更直觀的認識。同時，書中對內存層次結構的講解，也讓我理解瞭為什麼不同的存儲器會有不同的速度和容量，以及它們是如何協同工作來滿足CPU對數據的訪問需求的。

評分☆☆☆☆☆

這本書在講解過程中，非常注重理論與實踐的結閤，這對於我這樣希望能夠將所學知識應用到實際中的讀者來說，無疑是一大福音。在數字邏輯的設計部分，書中提供瞭大量的電路設計實例，從簡單的邏輯門組閤，到構成復雜功能的組閤邏輯電路，再到能夠存儲狀態的時序邏輯電路，每一步都附有清晰的電路圖和詳細的講解。我特彆喜歡書中關於如何使用Verilog HDL（硬件描述語言）來描述這些邏輯電路的部分，雖然不是本書的重點，但它為我打開瞭通往實際硬件開發的大門，讓我看到瞭將理論轉化為實際産品的那種可能性。 在計算機組成原理方麵，書中也盡可能地將抽象的概念具象化。例如，在講解CPU的工作原理時，書中會通過指令周期的圖示，清晰地展示CPU如何從內存中提取指令、解碼指令、執行指令，並且進行寫迴操作。它還會深入到CPU的各個功能單元，比如ALU、寄存器堆、控製單元等，並且解釋它們是如何協同工作的。我印象深刻的是，書中對緩存的工作原理的講解，它不僅僅是簡單地定義瞭緩存，而是通過具體的例子，讓我理解瞭緩存的命中率和未命中率的概念，以及如何通過調整緩存的大小和關聯度來優化性能。這種理論與實踐相結閤的講解方式，讓我感覺學習過程更加生動有趣，也更有成就感。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字邏輯設計與計算機組成》的書，說實話，我一開始拿到它的時候，內心是忐忑的。畢竟，這兩個主題聽起來就讓人生畏，仿佛是打開瞭一扇通往復雜電路圖和抽象運算邏輯的神秘大門。但當我翻開第一頁，那種嚴謹而又清晰的語言風格，瞬間打消瞭我大部分的疑慮。作者似乎深諳如何將那些晦澀難懂的概念，一層層剝開，呈現在讀者麵前。書中對布爾代數的基本運算，比如與、或、非的講解，就如同給我們搭建瞭一個堅實的地基。我尤其喜歡作者在講解邏輯門電路時，那種循序漸進的方式，從最基礎的非門、與門，到後來的與非門、或非門，以及更復雜的異或門，每一個都配有清晰的邏輯符號和真值錶，讓我能夠直觀地理解它們的功能。 更讓我印象深刻的是，這本書並沒有止步於理論的堆砌，而是很巧妙地將這些基礎概念與實際應用聯係起來。比如，在介紹組閤邏輯電路時，書中以一個簡單的加法器為例，詳細地展示瞭如何利用邏輯門構建齣能夠實現二進製加法運算的電路。這個過程，從最初的需求分析，到最終的電路圖繪製，每一步都清晰可見。我當時就覺得，原來那些我們習以為常的計算能力，背後竟然是如此精巧的邏輯設計。而當書本過渡到時序邏輯電路部分，比如觸發器和寄存器時，我更是感到瞭一種豁然開朗。時序邏輯的引入，標誌著電路能夠“記憶”狀態，這正是構建復雜計算單元的關鍵。書中對JK觸發器和D觸發器的詳解，以及它們在構成移位寄存器等功能單元中的應用，讓我看到瞭數字係統從靜態走嚮動態的演進。