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胡剑浩，马上 著

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• 余数系统
• 数字信号处理
• 高速信号处理
• 模运算
• 计算机算术
• 编码理论
• 低功耗设计
• 硬件实现
• 通信系统
• 信息处理

店铺： 广影图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030339454

商品编码：29732013110

包装：平装

出版时间：2012-04-01

基本信息

书名:余数系统原理与在高速数字信号处理中的应用

定价：50.00元

售价：34.0元,便宜16.0元,折扣68

作者:胡剑浩、马上

出版社：科学出版社

出版日期：2012-04-01

ISBN：9787030339454

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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《余数系统原理与在高速数字信号处理中的应用》由胡剑浩、马上所著，本书是在这些研究工作的基础上，由全体参研人员共同完成的，主要涉及以下几个方面的内容：①余数系统的理论基础，作者通过研究工作发现从近世代数的角度可以更好、更系统的描述余数系统的属性和基本原理，同时也可以更好地为余数系统与传统二进制系统建立对应联系。②余数系统在数字集成电路应用中的关键技术，包括余数系统的基本运算单元、前向转换和后向转换，还包括在数字信号处理系统必不可少的缩放技术和检测技术。③余数系统在通信信号处理中的应用实例，包括单元电路，如FIR滤波器、FFT、变换模块等，也包括系统设计，如．MIMO-OFDM接收机设计。作者希望通过本书，将余数系统在数字集成电路中应用的思路、方法介绍给广大读者，共同推动相关技术的发展。

内容提要

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现代通信和信号处理系统，特别是移动、机载和星载设备日益增加的复杂度对数字信号处理芯片在速度和功耗上的要求越来越高。利用余数系统的并行数字表征及运算，即利用并行独立的简单运算单元代替传统的单次复杂运算以简化运算复杂度并降低功耗，从而使余数系统成为解决数字信号处理系统中高速、大动态范围与低功耗、低复杂度问题的有效途径之一。
本书全面系统地介绍了余数系统在数字信号处理应用中的算法基础、构造理论和实现方法，内容包括基础理论、基本运算、余数基的选择与评估、前后向转换、数值缩放、检测问题以及余数系统在通信系统中的应用等内容，为低功耗、低复杂度的数字信号处理芯片提供新方法及相关技术手段。
本书可供从事通信、雷达、多媒体等系统数字信号处理电路设计的专业工程师和研究人员阅读，也可作为通信、电子工程和数字集成电路设计方向研究生的参考书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《信息编码与安全：理论基础与实践技术》 引言 在信息爆炸的时代，信息安全和高效的信息传输与处理已成为不可或缺的关键要素。从保护个人隐私到保障国家安全，从实现高速通信到驱动尖端科技，信息的安全性和可靠性直接关系到社会发展的方方面面。本书旨在深入探讨信息编码与安全领域的理论基础，并结合当前前沿的实践技术，为读者提供一个全面而系统的学习框架。我们将从信息论的基石出发，循序渐进地解析各种编码技术，并在此基础上，探讨信息加密、认证以及安全协议的设计与实现，最终勾勒出信息如何在复杂的网络环境中得以安全、高效地传递和处理的全貌。 第一部分：信息编码的理论基石与核心技术 第一章：信息论导论 本章将带领读者进入信息论的宏大世界，理解信息量、熵、联合熵、条件熵等基本概念。我们将探索香农信息论的核心思想，即信息是可以被量化的，并且存在一个理论上的极限来衡量信息的传输效率。通过对离散信源和连续信源模型的研究，读者将理解信息熵的计算方法及其在衡量不确定性方面的意义。此外，本章还将初步介绍信道容量的概念，为后续深入理解编码技术奠定理论基础。我们将避免使用过多的数学推导，侧重于概念的直观理解和物理意义的阐释，帮助读者建立对信息本质的深刻认识。 第二章：信源编码：数据压缩的艺术 数据压缩是信息传输和存储的关键环节，能够极大地提高效率并降低成本。本章将详细介绍信源编码的主要原理和技术。我们将从无损压缩和有损压缩两大类出发，深入剖析其背后的数学模型和算法。 无损压缩：我们将重点讲解哈夫曼编码，阐述如何根据符号出现的概率构建最优的前缀编码。此外，还会介绍算术编码，分析其如何通过将整个消息映射到一个区间来实现更高的压缩比。读者将理解这些编码算法在实际应用中的优势与局限。 有损压缩：本章将探讨感知编码的原理，即利用人眼的视觉特性和耳朵的听觉特性来去除冗余信息。我们将介绍常用的有损压缩技术，如离散余弦变换（DCT）在图像和视频压缩中的应用，以及线性预测编码（LPC）在语音压缩中的作用。读者将理解有损压缩在牺牲少量信息质量以换取显著压缩率提升时的权衡。 第三章：信道编码：保障信息传输的可靠性 在实际通信过程中，信号会受到噪声的干扰，导致信息丢失或错误。信道编码是专门用来解决这一问题的关键技术。本章将详细介绍各种信道编码的原理和分类。 线性分组码：我们将深入讲解线性分组码的基本概念，包括生成矩阵和校验矩阵的作用。重点介绍汉明码，分析其如何通过添加校验位来检测和纠正单比特错误，并探讨其在存储器和通信系统中的应用。此外，还会介绍BCH码和里德-所罗门码（RS码），阐述它们在纠正多比特错误方面的强大能力，并介绍它们在CD、DVD、卫星通信和移动通信等领域的广泛应用。 卷积码：本章还将介绍卷积码，阐述其如何通过卷积运算将输入比特序列转换为输出比特序列，并重点讲解维特比译码算法，分析其如何高效地找到最有可能的原始信息序列。读者将理解卷积码在连续数据流传输中的优势。 现代信道编码：我们会触及Turbo码和LDPC码等现代信道编码技术，介绍它们的迭代译码原理以及在接近香农极限下的优异性能，为读者了解当前通信技术的发展前沿提供视角。 第二部分：信息安全：守护数字世界的秘密 第四章：密码学基础：加密与解密的艺术 密码学是信息安全的核心学科，它研究如何在敌对环境下通信的原理和方法。本章将介绍密码学的基本概念和分类。 对称加密：我们将详细讲解对称加密的工作原理，即加密和解密使用相同的密钥。重点介绍数据加密标准（DES）及其改进版本3DES，并深入分析高级加密标准（AES）的结构和工作模式，如ECB、CBC、CFB、OFB和CTR模式，阐述它们各自的优缺点和适用场景。 非对称加密：本章将介绍非对称加密（公钥加密）的概念，即加密和解密使用不同的密钥（公钥和私钥）。重点讲解RSA算法的原理，包括其数学基础（模算术和欧拉定理），以及公钥和私钥的生成、加密和解密过程。我们将分析RSA算法在数字签名和密钥交换中的作用。 密码学中的数学工具：为了更好地理解加密算法，本章还将介绍一些基础的数论概念，如模运算、素数、欧拉函数等，以及有限域的相关知识，为读者提供必要的数学支撑。 第五章：散列函数与数字签名：确保信息的完整性与不可否认性 在信息安全领域，散列函数和数字签名扮演着至关重要的角色，它们分别用于验证信息的完整性和来源的合法性。 散列函数：本章将详细介绍散列函数（摘要函数）的特性，包括单向性、抗碰撞性、雪崩效应等。我们将重点分析MD5和SHA家族（SHA-1, SHA-256, SHA-512）等常用的散列函数算法，探讨它们在密码学散列和消息认证码（MAC）中的应用。读者将理解散列函数如何通过生成固定长度的摘要来快速验证数据的完整性。 数字签名：基于散列函数和非对称加密技术，本章将深入讲解数字签名的原理。我们将分析数字签名如何通过对消息的散列值进行私钥加密来实现，并利用公钥进行验证，从而确保信息的真实性和不可否认性。我们将讨论DSA（数字签名算法）等标准。读者将理解数字签名在电子合同、软件分发等场景中的重要作用。 第六章：密钥管理与安全协议：构建安全的通信环境 强大的加密算法和签名技术需要有效的密钥管理和安全协议来支撑，才能构建一个真正安全的通信环境。 密钥管理：本章将探讨密钥管理的挑战与解决方案。我们将讨论对称密钥和非对称密钥的生成、分发、存储、更新和销毁等生命周期管理。重点介绍公钥基础设施（PKI）的概念，包括证书颁发机构（CA）、数字证书、证书吊销列表（CRL）和在线证书状态协议（OCSP）等。读者将理解PKI如何为公钥加密的应用提供信任基础。 安全协议：我们将介绍一些在实际通信中广泛应用的安全协议，如SSL/TLS（安全套接层/传输层安全），阐述其如何结合对称加密、非对称加密和散列函数来保护Web通信的安全性。此外，还会简要介绍IPsec（网络层安全协议），分析其在保护IP数据包方面的作用。 第三部分：在高速数字信号处理中的应用展望 第七章：高效编码在通信系统中的实践 本章将把前述的编码理论与高速数字信号处理的实际应用联系起来。我们将重点探讨信源编码和信道编码在现代通信系统中的关键作用。 现代通信标准：我们将分析5G、Wi-Fi 6/6E等新一代通信标准如何利用先进的信道编码技术（如LDPC码和Polar码）来提升频谱效率和抗干扰能力，实现更高的数据传输速率和更可靠的连接。 图像与视频编码：深入探讨H.264/AVC、H.265/HEVC等视频编码标准如何通过高效的预测、变换和熵编码技术，在保证视觉质量的同时大幅度降低视频数据量，满足流媒体和高清视频传输的需求。 音频编码：分析MP3、AAC等音频编码格式如何利用心理声学模型实现高效的音频压缩，在保证听觉感受的同时减小文件大小。 第八章：安全编码在数据保护与身份验证中的角色 本章将聚焦于安全编码在保护数据隐私和验证身份方面的应用。 数据加密与隐私保护：我们将讨论如何在存储和传输过程中对敏感数据进行加密，以防止未经授权的访问。例如，在云存储、数据库和移动设备中，如何应用AES等对称加密算法来保护用户隐私。 身份认证与访问控制：分析散列函数和数字签名在用户身份验证中的作用。例如，如何使用密码的散列值来存储用户密码，以及如何利用数字签名来验证数字证书的合法性，从而实现安全的在线身份验证。 安全通信协议的应用：进一步阐述SSL/TLS等安全协议在保护网络通信中的实际应用，如HTTPS协议如何保障电子商务和在线银行的安全性。 第九章：前沿进展与未来趋势 本章将对信息编码与安全领域的最新研究进展进行概述，并展望未来的发展趋势。 后量子密码学：随着量子计算的快速发展，传统的非对称加密算法面临被破解的风险。本章将介绍后量子密码学的概念，以及目前正在研究的能够抵御量子计算机攻击的新型加密算法。 同态加密：探讨同态加密技术，它允许在加密数据上直接进行计算，而无需先解密。这将为隐私计算和安全多方计算带来革命性的突破。 区块链与分布式账本技术：分析区块链技术如何利用密码学技术（如散列函数和数字签名）来实现去中心化、不可篡改的数据记录和安全交易，以及其在金融、供应链等领域的应用潜力。 人工智能在信息安全中的应用：探讨人工智能如何被用于提高威胁检测、漏洞分析和加密算法的设计效率，以及AI本身面临的安全挑战。 结语 本书力求在理论深度与实践应用的广度之间取得平衡，希望能够激发读者对信息编码与安全领域的兴趣，并为从事相关研究、开发或应用工作的专业人士提供有益的参考。随着信息技术的飞速发展，信息编码与安全将继续扮演越来越重要的角色，其研究和应用前景也将更加广阔。我们相信，通过对本书内容的学习，读者能够更好地理解信息世界的运行规律，掌握守护信息安全的关键技术，并在未来的科技浪潮中占据一席之地。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿起这本书完全是出于一种“挑战自我”的心态。我对信号处理领域一直保持着浓厚的兴趣，但总觉得某些核心理论部分像隔着一层纱布，看不真切。这本《余数系统原理与在高速数字信号处理中的应用》，恰好填补了我知识结构中的一个重要空白。它的厉害之处在于，它没有满足于仅仅停留在基础概念的介绍上，而是直接将读者带入了高频、高复杂度的应用场景。比如，它对RNS（残余数系统）在流水线处理架构中的优化策略进行了细致入微的剖析，简直是教科书级别的范例。我特别留意了其中关于避免模混合带来的溢出问题的解决方案，作者提出的那种基于特定模组选择的策略，巧妙地平衡了计算速度和精度要求，读起来令人拍案叫绝。更值得称赞的是，书中的算法描述非常严谨，不仅给出了数学表达式，还配上了伪代码，这对于想将理论付诸实践的工程师来说，简直是太友好了。阅读过程中，我经常需要停下来，在草稿纸上重新推导一遍，这种“主动学习”的过程，极大地加深了我对核心概念的理解。这本书绝对不是那种可以轻松读完的书，但它提供的知识深度和广度，绝对物超所值。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深信号处理工程师的角度来看，这本书的价值在于它的“新颖的视角”和“实用的深度”。它巧妙地将一个看似古老的数学概念——余数系统，置于现代高速数字信号处理的聚光灯下，挖掘出了它在并行计算、低功耗设计方面的巨大潜力。我特别关注了其中关于周期延拓（periodic extension）在有限精度运算中如何保证结果的准确性那一节。作者的解释非常到位，它清晰地指出了在实际系统中，如何精确地界定和管理误差范围，这对于任何追求“无损”或“可控误差”信号处理流程的工程师来说，都是至关重要的信息。这本书的语言风格相较于一些冷冰冰的学术论文，要更具“人情味”，它更像是一位资深专家在毫无保留地分享自己的毕生所学和实践经验。它不仅仅是告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么是这样设计”以及“在什么情况下应该采用哪种方案”。这本书的阅读体验是令人愉悦的，因为它让你感觉自己正在快速地吸收并内化那些经过市场和实践严格检验的先进技术理念。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计挺有意思的，那种深邃的蓝色调，配上简洁的白色字体，让人感觉既专业又带有一点神秘感。我刚翻开目录的时候，就被它清晰的逻辑结构给吸引住了。作者在引言部分没有过多地强调高深莫测的理论，而是非常务实地从我们日常生活中常见的数字运算问题切入，逐步引导读者进入余数系统的世界。尤其是关于模运算在数据校验中的应用那几章，讲得非常透彻。作者似乎很懂得如何将抽象的数学概念转化为具体的工程实践，比如讲解快速傅里叶变换（FFT）时，那种步步为营的推导过程，让人感觉像是跟着一位经验丰富的导师在课堂上学习，而不是一个人对着枯燥的公式发愁。书中穿插了大量的插图和图表，这些视觉辅助工具极大地降低了理解复杂算法的门槛。我个人特别欣赏作者在处理并发处理那一节时所展现出的洞察力，它不仅仅是罗列了现有的技术，更深入地探讨了未来可能的发展方向，让人对这个领域的前景充满了期待。整体来看，这本书的叙述风格流畅、引人入胜，是一本值得反复研读的宝典。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧质量非常高，拿在手里沉甸甸的，一看就是用心制作的学术专著。但抛开外表，内容才是王道。这本书在处理“高速”这个定语上，展现出了极高的专业水准。它并没有用一些花哨的、不成熟的技术来充数，而是聚焦于那些经过时间检验、并且在实际高带宽系统中已经被证明有效的余数系统优化方法。我特别关注了其中关于特定硬件加速器设计的章节，作者对有限域运算单元的并行化设计进行了深入探讨，甚至涉及到了资源受限环境下的资源调度问题。这种将理论深入到具体硬件实现层面的分析，在我看来，是这本书区别于市面上很多纯理论书籍的关键所在。它成功地搭建了数学理论与ASIC/FPGA实现之间的桥梁。阅读体验上，虽然技术性很强，但作者的行文风格保持了一种难得的克制和清晰，没有过度使用复杂的从句或生僻的术语，保证了技术信息的有效传达。对于致力于设计下一代高速通信芯片的研发人员来说，这本书无疑是一份极具参考价值的技术手册。

评分☆☆☆☆☆

我最初接触余数系统是在学习密码学时，但那更多是侧重于其保密性。这本书则将视角完全转向了纯粹的计算效率，这一点让我耳目一新。它对不同模数选择对整体系统延迟的影响进行了详尽的对比分析，这种对比不是简单的定性描述，而是基于严格的时间复杂度分析。我尤其欣赏作者在论述如何处理模数不一致性时所展现出的工程智慧——如何通过增加少量冗余计算来换取系统架构的简化，这是一个非常实用的权衡。这本书的章节组织结构体现了一种高度的系统性思维，从最基础的模数查找表到复杂的多模混合运算，逻辑递进非常自然。我发现自己不仅仅是在学习一种计算工具，更是在学习一种系统设计的方法论。书中提到的那些关于流水线设计中“前馈与反馈”结构对余数系统性能的影响，非常启发我思考当前我们正在进行的项目中的瓶颈问题。读完后感觉思维一下子开阔了许多，不再局限于传统的二进制运算思维定式。