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出版者:

作者:王 焱

出品人:

页数:252

译者:

出版时间:1999-9-1

价格:7.20

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787506531757

丛书系列:

图书标签:

• 电脑应用
• 计算机基础
• 军事科技
• 科普读物
• 科技普及
• 信息技术
• 实用指南
• 学习工具
• 两用技术
• 知识丛书

深入理解现代计算机的基石：信息时代的必备指南 本书旨在为广大读者提供一套全面、深入且实用的计算机科学与技术知识体系。在这个信息爆炸的时代，无论您是计算机专业的学生、IT领域的从业者，还是希望掌握数字技能的普通用户，理解计算机的工作原理、软件开发流程以及网络通信的底层逻辑，都是构建未来竞争力的关键。 第一部分：计算机科学基础——从比特到架构 本部分将带您追溯计算机诞生的历史脉络，并详细剖析现代计算机系统的核心组件及其相互协作的机制。 1. 计算机系统的演进与核心概念： 我们将探讨图灵机理论如何奠定现代计算的理论基础，并回顾电子管、晶体管到集成电路的发展历程，分析摩尔定律对计算能力的推动作用。内容将深入讲解冯·诺依曼结构的精髓，包括程序存储、指令与数据的分离，以及CPU、内存、I/O设备在这一结构中的角色定位。我们不仅会介绍硬件的物理形态，更会阐释其背后的逻辑设计思想。 2. 数据的表示与逻辑运算： 数据是计算机处理的原材料。本章会详尽阐述二进制、八进制、十六进制之间的相互转换，以及定点数和浮点数的存储标准（如IEEE 754）。重点将放在布尔代数的应用，解释逻辑门（与、或、非、异或）如何组合构建出加法器、多路选择器等基本逻辑电路。此外，还会涉及错误检测与纠正码的基本原理，理解数据在传输和存储中的可靠性保障。 3. 中央处理器（CPU）的内部构造与工作原理： CPU是计算机的“大脑”。我们将剖析其核心组成——控制器（CU）和算术逻辑单元（ALU）。详细讲解指令集的类型（RISC与CISC的对比），以及指令的周期性执行过程：取指、译码、执行、写回。针对提高处理效率的机制，我们将深入探讨流水线技术的原理、Cache（高速缓存）的工作层级（L1, L2, L3）及其命中率对性能的影响，以及现代多核处理器中的并行处理策略。 4. 存储系统与层次结构： 理解存储器的速度、容量和成本之间的权衡至关重要。本章将系统介绍主存储器（RAM与ROM）的特性，特别是DRAM的刷新机制。存储器层次结构将是核心内容，包括从寄存器到固态硬盘（SSD）乃至云存储的性能差异分析。我们将解释虚拟内存的概念，操作系统如何利用分页和分段机制，实现程序对物理内存的有效管理，以及缺页中断的处理流程。 5. 输入/输出（I/O）系统与设备交互： 设备驱动程序是连接操作系统与硬件的桥梁。本节将介绍I/O操作的几种模式，包括中断驱动、程序查询和直接内存存取（DMA）。对于常见外部设备（如磁盘、网络接口卡、显示器），我们将分析其接口标准（如SATA, PCIe）和数据传输协议，帮助读者理解系统如何高效地与外部世界进行数据交换。 --- 第二部分：软件开发与系统运行环境 本部分聚焦于将理论转化为实际应用所需的软件工程知识和操作系统底层机制。 6. 操作系统：资源管理器与抽象层： 操作系统是管理硬件资源和提供应用程序运行环境的核心软件。我们将重点讲解进程与线程的区别与联系，以及并发控制中的同步与互斥问题（如使用信号量、管程）。内存管理、文件系统（如日志式文件系统的优势）以及调度算法（如时间片轮转、优先级调度）的实现原理，将作为本章的重点内容。 7. 程序设计语言与编译原理基础： 本章将从更高层次审视程序是如何被计算机理解并执行的。我们将对比高级语言（如C++, Python）的特性，并深入剖析编译器的工作流程：词法分析、语法分析（如上下文无关文法）、语义分析、中间代码生成和优化，直至最终生成机器代码。同时，也会涉及解释器的工作模式及其在脚本语言中的应用。 8. 数据结构与算法分析： 算法是解决问题的精确步骤，数据结构是组织和存储这些数据的方式。本部分会详尽介绍线性结构（栈、队列、链表）和非线性结构（树，特别是二叉搜索树、B树、堆）的实现及其复杂度分析。核心算法部分将覆盖排序（快速排序、归并排序）、查找（二分查找）以及图论基础（如最短路径算法Dijkstra）。分析算法的时间复杂度和空间复杂度（大O表示法）将是贯穿始终的主线。 9. 数据库系统原理： 现代应用离不开数据的持久化管理。本章将介绍关系型数据库的理论基础，包括范式理论（1NF到3NF的推导过程）。重点解析SQL语言的结构化查询机制，以及事务的ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）是如何通过锁定机制和恢复技术来保证的。此外，还会简要介绍NoSQL数据库的适用场景。 --- 第三部分：网络通信与信息安全基础 在互联互通的今天，理解网络协议栈和保护数据安全是不可或缺的技能。 10. 计算机网络基础与TCP/IP协议栈： 本章将遵循OSI七层模型和TCP/IP协议栈的结构，系统梳理网络通信的流程。我们将深入分析物理层的介质特性、数据链路层的MAC地址与差错控制、网络层的IP地址规划与路由选择协议（如RIP, OSPF）。重点剖析传输层的TCP（三次握手、可靠传输机制）和UDP（无连接服务）的差异与应用场景。 11. 应用层协议与万维网（WWW）： 在传输层之上，应用层协议决定了用户如何交互。本节将详细解读HTTP/HTTPS协议的工作流程，包括请求方法、状态码和Cookie机制。此外，DNS（域名系统）的解析过程，以及电子邮件协议（SMTP, POP3, IMAP）的工作原理也将被详细阐述。 12. 信息安全与密码学基础： 本部分旨在介绍保护信息系统的基本方法。我们将区分对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）的原理、优缺点和应用场景。重点解释数字签名和证书是如何保障通信双方身份的认证与数据完整性的。最后，会涉及常见的网络攻击类型（如DDoS、SQL注入）及其基础的防御策略。 本书以严谨的学术态度和清晰的工程实践相结合的方式，力求帮助读者建立一个扎实、全面的计算机科学知识框架，为未来在数字领域的深入学习和实际工作打下坚实的基础。

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