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出版者:清华大学出版社

作者:张云勇编

出品人:

页数:273

译者:

出版时间:2001-12

价格:34.00元

装帧:

isbn号码:9787900637376

丛书系列:

图书标签:

• 移动机器人
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《计算机系统与网络基础》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的计算机系统与网络基础知识体系，特别关注现代计算环境下的核心概念、架构与运作机制。全书内容结构清晰，逻辑严谨，从底层硬件到上层应用，层层递进，确保读者能够建立起坚实的理论基础，并理解这些基础如何在实际的计算系统中发挥作用。 第一部分：计算机组成原理与底层架构 本部分着重介绍计算机硬件系统的核心组成，为理解软件如何在硬件上高效运行奠定基础。 第一章：信息表示与运算 详细阐述数据在计算机中的表示方式，包括二进制、八进制、十六进制的相互转换，定点数和浮点数的标准表示（IEEE 754规范），以及字符编码（如ASCII和Unicode）。深入探讨算术逻辑单元（ALU）的基本工作原理，介绍定点数的加减乘运算电路实现，并讨论溢出检测机制。 第二章：中央处理器（CPU）结构与指令系统 本章剖析CPU的内部结构，包括程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、通用寄存器组以及控制单元（CU）的设计。详述指令集的概念、格式（如定长与变长）和寻址方式（立即数、直接、间接、寄存器等）。重点分析经典的冯·诺依曼结构与现代流水线技术（如指令级并行、超标量、乱序执行）如何提升CPU性能，并介绍中断和异常处理机制，这是操作系统得以高效调度的关键。 第三章：存储系统层次结构 系统地介绍存储器的分类与特性，包括SRAM和DRAM的物理原理与区别。深入讲解存储器的层次结构：寄存器、高速缓存（Cache）、主存（RAM）和辅助存储器。详细阐述Cache的工作原理，包括映射方式（直接映射、全关联、组关联）、替换策略（LRU、FIFO）和写操作策略（写直通、写回）。此外，讨论虚拟存储器（Virtual Memory）的概念，包括地址翻译过程（页表、TLB）及其对程序内存隔离和资源管理的重要性。 第四章：输入/输出（I/O）系统 本章关注数据如何在CPU、内存与外部设备之间高效传输。介绍I/O控制器的作用，对比程序查询、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）三种主要的I/O方式的效率和适用场景。探讨总线技术（如PCIe）的结构与仲裁机制，确保设备间通信的正确性和有序性。 第二部分：操作系统核心概念 本部分是理解现代计算环境管理与资源分配机制的基石。 第五章：操作系统概述与内核结构 阐述操作系统的定义、功能及其在用户程序和硬件之间的桥梁作用。介绍操作系统的基本结构，如宏内核、微内核和混合内核的优缺点。重点分析系统调用（System Call）的工作流程，这是用户程序请求内核服务的唯一途径。 第六章：进程与线程管理 详细区分进程（Process）与线程（Thread）的概念、区别与联系。讲解进程的生命周期、状态转换模型（五态或七态模型）以及进程控制块（PCB）的内容。深入分析线程的优势，如并发性提升和上下文切换开销的降低。讨论多线程编程中的同步与互斥问题，介绍信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）等同步原语的实现原理与使用规范。 第七章：CPU调度算法 本章聚焦于操作系统如何公平且高效地分配CPU时间片。系统性介绍各种CPU调度算法，包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转法（Round Robin）以及多级反馈队列（MLFQ）。通过分析响应时间、周转时间和等待时间等评价指标，帮助读者理解不同算法的适用场景。 第八章：内存管理 深入探讨内存分配与回收的策略。介绍连续内存分配（固定分区、可变分区）的局限性，并详述非连续内存分配技术——分页（Paging）和分段（Segmentation）。重点分析请求调页（Demand Paging）机制，包括页面置换算法（如OPT、FIFO、LRU）的实现与性能影响。此外，讨论内存保护和内存共享的实现方式。 第九章：文件系统与存储管理 介绍文件系统的抽象概念，包括文件、目录结构（树形结构）、文件访问方法（顺序、直接、索引）。探讨文件存储的物理组织，如连续分配、链式分配和索引分配（i-node）。分析磁盘的结构、I/O调度算法（如SSTF、SCAN）对磁盘性能的影响，并简要介绍日志式文件系统的恢复机制。 第三部分：计算机网络原理与协议 本部分系统梳理计算机网络的基础理论、体系结构和关键通信协议。 第十章：网络体系结构与物理层 介绍网络的基本概念、拓扑结构（总线、星型、环型等）以及网络分类（LAN, MAN, WAN）。重点讲解OSI七层参考模型和TCP/IP协议簇的层次划分，明确每一层的功能与服务。物理层部分介绍传输介质（双绞线、光纤）的特性和信号的调制解调原理。 第十一章：数据链路层与局域网技术 深入数据链路层，分析差错控制（检错与纠错编码，如奇偶校验、CRC）和流量控制机制。详细介绍介质访问控制（MAC）协议，特别是CSMA/CD（以太网）和CSMA/CA（Wi-Fi）的工作机制。阐述交换机（Switch）的原理，如何通过MAC地址表实现高效的帧转发。 第十二章：网络层：IP协议与路由选择 网络层核心是IP协议（IPv4和IPv6）。本章详细讲解IP数据报的结构、分片与重组过程。深入探讨路由选择的概念，分析静态路由与动态路由的区别。详细介绍核心的路由协议，如距离矢量路由协议（RIP）和链路状态路由协议（OSPF）的基本工作原理和度量标准。 第十三章：传输层：TCP与UDP 传输层提供端到端的通信服务。对比TCP（面向连接）和UDP（无连接）的特性与适用性。深入剖析TCP的可靠性保证机制，包括三次握手与四次挥手过程、滑动窗口协议、确认应答（ACK）机制、超时重传与拥塞控制算法（如慢启动、拥塞避免）。 第十四章：应用层协议 本章介绍支撑现代互联网服务的关键应用层协议。详细介绍域名系统（DNS）的解析过程和区域传输机制。讲解超文本传输协议（HTTP/1.1与HTTP/2）的请求/响应模型、状态码、Cookie和会话管理。同时介绍文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）和网络时间协议（NTP）的基本工作流程。 总结 本书不仅为计算机科学与技术专业的学生提供了严谨的课程学习材料，也为希望深入了解IT系统工作原理的工程师和技术爱好者提供了宝贵的参考资源。通过对硬件、操作系统和网络的全面覆盖，读者将能够形成一个贯穿底层实现到上层通信的完整技术视野。

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这本书的阅读体验，说实话，有些像在攀登一座知识的陡峭山峰，需要你保持高度的专注力。我最欣赏的是作者在探讨“去中心化决策模型”时所展现出的那种批判性思维。他没有简单地推崇某一种技术范式，而是深入剖析了不同架构在面对现实世界复杂性时的局限性与优势。我尤其对其中关于“容错机制设计”的章节印象深刻，作者用了一种类似“分层防御”的思路来构建系统，这比我之前接触的很多教科书上简单介绍的备份和冗余模型要精妙得多。不过，对于初学者来说，这本书的门槛确实有点高，它假设读者已经对计算机网络和操作系统有了一定的基础认知，否则一些术语的出现会让人感到措手不及。我花了大量时间去查阅背景资料，才勉强跟上作者的思路。但一旦你克服了初期的困难，你会发现作者的洞察力非常深刻，能帮你建立起一套更健壮的系统设计思维框架。这本书更像是给资深工程师提供的一份“内功心法”，而非入门手册。

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这本书的行文逻辑给我留下了一种清晰、有条理的印象，仿佛在跟着一位经验丰富的架构师进行私教。我特别喜欢它在介绍“跨域安全认证协议”时所采用的对比分析法。作者清晰地列举了两种主流协议的工作原理、优缺点以及在不同业务场景下的适用性，这种比较不是停留在表面，而是深入到了协议设计哲学的层面。每当介绍完一个核心概念，作者都会立刻给出一个贴合实际的软件系统设计实例来佐证，这极大地增强了理论的可操作性。阅读过程中，我发现自己的思维模式也在悄然发生变化，开始习惯于从全局最优的角度去权衡局部资源的取舍。有一个小小的建议是，如果书中能在每个章节末尾增加一些“反思性问题”或者“实践挑战”，或许能进一步激发读者的主动探索欲。但即便如此，这本书所提供的知识深度和广度，已经远远超出了我的预期，它不仅仅是在讲解技术，更是在传授一种解决复杂工程问题的系统性思维。

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坦白地说，我拿起这本书最初的动机是想寻找一些即插即用的解决方案，但阅读完前三分之一后，我意识到自己对这本书的定位理解有偏差。它更像是一本“内功心法秘籍”，专注于打磨读者的底层功力，而非教授招式套路。作者在论述“大规模数据同步一致性”问题时，那种抽丝剥茧的分析过程，让我对CAP理论有了全新的认识，不再是死记硬背的定义，而是理解了为什么在特定约束下，某些妥协是必然的。书中的插图设计非常直观，特别是那些流程图和状态迁移图，用色克制但指向明确，有效降低了理解复杂交互的认知负荷。唯一的遗憾是，某些前沿领域如基于量子计算的未来网络模型，似乎只是一笔带过，留下了很多想象空间，但对于一本聚焦于当前主流技术的书籍来说，这或许是篇幅所限吧。总体而言，这本书的价值在于它能帮你打下极其坚实的技术地基，让你能更自信地去应对未来的技术变革。

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这本书的装帧设计倒是挺吸引人的，封面采用了深邃的蓝色调，配上流动的、类似网络数据流动的图案，给人一种科技感和未来感。我刚拿到手的时候，特意研究了一下目录，发现它涵盖了从基础的网络编程到更深层次的分布式系统架构，这让我对接下来的阅读充满了期待。特别是其中关于“异构环境下的协同机制”那一章，标题就非常引人注目，让人忍不住想深入了解。我个人对系统性能优化一直很感兴趣，所以重点翻阅了介绍如何通过动态资源调度来提升系统响应速度的部分。作者的叙述风格很扎实，引用了大量的经典案例和最新的学术研究成果，可以看出作者在专业领域下了不少功夫。虽然有些数学公式推导看起来有点烧脑，但配图和实例的解释都很到位，帮助理解了复杂的算法流程。总的来说，这本书的结构严谨，内容覆盖面广，很适合作为专业技术人员的案头参考书，它提供了一个宏观的视角去看待现代计算系统的构建与维护。

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这本书的语言风格非常凝练，没有丝毫的赘述，每一个句子都似乎经过了字斟句酌的推敲，充满了信息密度。我特别关注了其中关于“基于语义理解的流量调度”那部分内容，作者的描述让我理解到，未来的网络优化将不再是简单的带宽竞争，而是需要系统具备更高层次的“认知能力”。作者在回顾历史技术演进时，表现出了一种历史的厚重感，他会追溯到早期的网络协议设计初衷，然后对比现代云计算环境下的需求变化，这种纵深感非常难得。阅读起来需要慢下来，细细品味每一个论断，因为信息量太大，囫囵吞枣只会错过精髓。书中提供的代码片段都是伪代码形式，这确保了它的普适性，避免了陷入特定编程语言的陷阱。这本书更像是知识的“浓缩精华液”，虽然入口略有辛辣，但消化吸收后带来的内力提升是显著的。它绝对值得被置于专业书架的最显眼位置，常翻常新。

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