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页数:400

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出版时间:2004-1

价格:30.00元

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isbn号码:9787536931145

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• 计算机基础
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数字时代的探秘：信息技术核心原理与应用实践 引言：跨越数字鸿沟的基石 在信息爆炸的今天，无论是专业领域的研究，还是日常生活中的便捷操作，都离不开对底层信息技术的深刻理解。本书《数字时代的探秘：信息技术核心原理与应用实践》，旨在为所有对信息技术抱有好奇心，并希望构建扎实理论基础与实战能力的读者提供一份详尽的路线图。我们深知，技术的发展日新月异，但驱动这一切的底层逻辑与核心概念却是相对稳定的。本书正是聚焦于这些核心原理，并辅以当前主流应用场景的解析，帮助读者真正“掌握”技术，而非仅仅停留在“使用”的层面。 第一部分：二进制的宇宙——计算机系统的基石 本部分深入探讨计算机科学的哲学基础——信息是如何被表示、存储和处理的。 第一章：信息的本质与量化 本章首先从信息论的视角出发，阐述信息熵的概念，理解“信息”的真正含义及其可量化性。随后，我们将详细解析二进制系统，为什么选择“0”和“1”作为数字世界的基石。我们将学习如何进行不同进制之间的精确转换（二进制、八进制、十进制、十六进制），这不仅是计算的语言，也是理解硬件底层工作方式的关键。更进一步，我们将探讨定点数和浮点数的表示方法（遵循IEEE 754标准），理解精度损失的来源，这对科学计算和图形处理至关重要。最后，我们将考察字符编码的历史与现状，从ASCII到Unicode的演进，解析UTF-8等现代编码格式如何在多语言环境中保证兼容性和效率。 第二章：逻辑电路与布尔代数 计算机的“思考”过程基于逻辑运算。本章是硬件层面的核心。我们将从最基础的逻辑门（与、或、非、异或）开始，逐步构建更复杂的组合逻辑电路，例如加法器、多路复用器和译码器。布尔代数作为描述这些电路的数学工具，将被深入剖析，包括德摩根定律、吸收律等核心定理，以及如何使用卡诺图（K-Map）进行逻辑函数的化简，这是优化硬件资源使用的基本功。随后，我们将引入时序逻辑的概念，探讨触发器（Flip-Flops）和寄存器的作用，它们是构建内存和状态机的基础单元。 第三章：计算机的组织结构与工作原理 本章将带领读者进入现代计算机的“心脏”——中央处理器（CPU）和内存的内部结构。我们将详细解析冯·诺依曼体系结构（或哈佛结构）的优缺点，并重点剖析CPU的“取指-译码-执行-写回”周期。内存层次结构是理解系统性能的关键：寄存器、高速缓存（Cache）的工作机制、缓存一致性问题以及主存（RAM）的原理都将被详细阐述。我们还将讨论指令集架构（ISA），对比精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）的设计哲学，以及流水线技术如何提升CPU的并行处理能力。 第二部分：软件的构建——数据结构与算法的艺术 离开了数据结构和算法，硬件只是一堆昂贵的硅片。本部分聚焦于如何高效地组织和处理信息。 第四章：基础数据结构与抽象 数据结构是组织信息的方式，其效率直接决定了程序的性能。本章将系统介绍线性结构，包括数组的内存布局、链表（单向、双向、循环链表）的优势与权衡。随后，我们将深入探讨非线性结构，重点讲解树结构，从二叉树、二叉搜索树（BST）到平衡树（如AVL树和红黑树）的构建与操作，理解它们在实现高效查找和插入中的作用。栈和队列作为受限操作的抽象数据类型，也将被分析其在函数调用和任务调度中的实际应用。 第五章：高级数据结构与图论基础 图论是解决复杂网络问题的核心工具。本章将介绍图的基本术语（顶点、边、权重），以及图的两种主要表示方法：邻接矩阵和邻接表。我们将详细讲解图的遍历算法——深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS），并阐述它们在迷宫求解、拓扑排序等问题中的应用。此外，堆（Heap）作为一种特殊的树结构，其构建和用于实现优先队列的机制将被详尽剖析。 第六章：算法设计与分析 算法是解决问题的步骤集合。本章将教授如何科学地分析算法的效率。我们首先引入大O表示法，学习如何评估时间复杂度和空间复杂度。随后，我们将系统学习经典算法设计范式：分治法（如快速排序与归并排序）、贪心算法（如最小生成树的Prim和Kruskal算法）以及动态规划（如最长公共子序列问题）。通过对不同算法的对比，读者将学会如何根据具体问题的特性选择最合适的解决方案。 第三部分：连接世界的桥梁——操作系统与网络通信 现代应用运行在操作系统之上，并通过网络相互连接。本部分关注这两大支撑系统。 第七章：操作系统：资源管理的艺术 操作系统是硬件与应用程序之间的中介。本章将解析操作系统的核心功能：进程管理和线程管理。我们将深入理解进程的生命周期、上下文切换的开销，以及并发与并行性。在内存管理方面，我们将探讨虚拟内存的概念，分页（Paging）和分段（Segmentation）如何实现内存的抽象与保护。同步与互斥是多任务处理的关键，本章会详细讲解信号量、互斥锁等同步机制，并分析死锁的成因与避免策略。 第八章：文件系统与I/O操作 文件系统是持久化数据的基础。本章将介绍文件系统的逻辑结构（如目录树）和物理结构（如磁盘块的分配）。我们将分析不同文件组织方式（如FAT、Inodes）的优劣，并探讨输入/输出（I/O）子系统如何管理和优化设备交互，包括缓冲、中断驱动和DMA（直接内存访问）技术。 第九章：计算机网络与协议栈 理解互联网的基础在于理解其分层结构。本章将系统介绍OSI七层模型和TCP/IP四层模型，重点分析每一层的核心功能。我们将深入探讨网络层（IP地址分配、路由选择）和传输层（TCP的可靠性机制——三次握手、滑动窗口，以及UDP的无连接特性）。应用层则侧重于HTTP/HTTPS协议的基本交互流程、DNS的解析过程，这些是日常Web访问的基石。 结语：持续学习的驱动力 信息技术领域永无止境，但扎实的底层知识是应对未来变革的最佳武器。本书提供的理论框架和实践工具，旨在为读者构建一个坚不可摧的技术基座。理解了这些核心原理，无论是面对新的编程语言、新兴的云计算架构，还是未来的人工智能模型，读者都将能够迅速洞察其背后的技术本质，真正成为数字时代的积极构建者和解决者。

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这本书在语言风格上给我带来了一种非常特别的体验。它保持了教材应有的严谨和准确性，用词非常精准，几乎没有出现模棱两可的表达。然而，它又巧妙地融入了一种鼓励探索和批判性思维的语调。在介绍某些历史悠久的、现在已经被淘汰的技术路线时，作者并没有简单地否定，而是会分析当时的技术背景和局限性，引导读者思考为什么今天的技术会取代它们。这种辩证的思维方式在讲解算法和数据结构基础时体现得尤为明显。比如，当它介绍完几种不同的排序算法后，不仅仅给出了时间复杂度的比较，还结合了实际应用场景的特点来分析哪种算法在特定情况下更具优势，甚至探讨了算法的稳定性问题。这种深入浅出，同时又充满思辨性的叙述，让枯燥的理论学习过程变得生动起来。它更像是一位经验丰富的导师在耳边循循善诱，而不是冰冷的机器在输出信息，这种温度感在技术书籍中是相当难得的。

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这本书的讲解深度确实让人眼前一亮，它不像市面上很多打着“零基础入门”旗号却浅尝辄止的书籍。比如在讲解CPU的工作原理时，它没有停留在“中央处理器”这个笼统的描述上，而是深入到了指令集架构、流水线技术甚至缓存层级等细节。对于我这个已经有点基础的人来说，这些内容正好填补了我知识体系中的空白点。很多教科书在讲到内存管理时，往往只会提到虚拟内存的概念，但这本书却花了相当大的篇幅去解析分页和分段的机制，以及操作系统是如何通过页表来实现地址映射的，甚至还涉及到了TLB（转换后援缓冲器）的工作流程。这种“刨根问底”的讲解方式，让我感觉自己不仅仅是在“学习使用”计算机，而是在真正地“理解”计算机是如何思考和运作的。阅读的过程中，我需要时不时地停下来，对照着书中的示意图在草稿纸上画图推演，这虽然有点费力，但带来的那种“豁然开朗”的感觉是其他轻松读物无法比拟的。对于那些想在未来从事相关技术工作的人来说，这种对底层原理的深入剖析是至关重要的基石。

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我特别关注了本书在网络协议部分的处理方式。通常，基础教程对TCP/IP协议栈的讲解会非常简略，仅仅停留在OSI七层模型的概念罗列上。但《新编计算机基础教程》在这部分的处理展现了极高的专业水准。它详尽地描述了三次握手和四次挥手的具体过程，用非常直观的包结构图展示了TCP头部和IP头部的关键字段是如何工作的。更令人惊喜的是，它甚至引入了流量控制和拥塞控制的机制，比如滑动窗口和慢启动算法，并配以图示来模拟数据包的传输和丢弃过程。这已经超越了我对一本“基础教程”的期望值。通过这些详尽的讲解，我终于能清晰地理解为什么网络连接有时会中断，以及为什么数据传输会有速度限制。这种从应用层到物理层的全景式覆盖，让读者对整个互联网的运作架构有了一个宏大而又精确的认知框架，为后续深入学习网络安全或分布式系统打下了极其坚实的地基。

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这本书的封面设计得非常简洁，配色是那种让人感到平静的深蓝色和白色，一看就知道是偏向严肃学术的教材。我拿到这本书时，第一感觉是它的分量不轻，拿在手里很有质感，纸张的厚度和印刷的清晰度都让我对它接下来的内容充满了期待。我之前接触过一些自学的计算机入门书籍，很多要么内容过于陈旧，要么排版混乱得让人提不起精神。但是这本《新编计算机基础教程》的目录结构设计得非常巧妙，从最基本的硬件组成到操作系统原理，再到网络基础知识，层次分明，逻辑性极强。特别是它在介绍一些抽象概念时，似乎采用了大量的图表和流程图辅助说明，这对于初学者来说简直是救命稻草。我最欣赏的是它在章节之间的过渡处理得非常自然，不会让人感觉知识点之间是孤立存在的，而是形成了一个完整的知识体系，让人在阅读的过程中能清晰地看到计算机科学的全貌是如何一步步构建起来的。对于我这种希望打下扎实基础，而不是只学会几个应用软件皮毛的人来说，这种系统化的编排方式无疑是最好的选择。光是看目录，我就能感觉到作者在内容组织上的用心良苦，绝非是简单地堆砌知识点。

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这本书的排版和辅助材料设计简直是典范。页边距的处理非常合理，留出了足够的空白区域供读者自行标注和记录心得，这对于需要反复研读和标记重点的学习者来说，无疑是巨大的便利。很多技术书籍为了节省篇幅，会将图表和相应的文字说明分散放置，导致阅读体验极差，但这本书在这方面做得非常出色，图表几乎都紧邻着相关的解释文字，而且图例清晰，注释详尽，即便是复杂的逻辑结构也能一目了然。另外，我注意到书中各个章节末尾都附带有不同难度的思考题和实践建议，这些不仅仅是简单的“选择题”，很多是开放性的“设计题”，要求读者运用所学知识去解决一个微型问题。这些实践导向的练习，有效地促进了理论知识向实际应用能力的转化，而不是让知识点停留在纸面上，这才是真正体现一本书“新编”价值的地方——它关注的不是过去，而是如何用好这些基础知识去面对未来的挑战。

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