具体描述
计算机科学前沿技术探索与实践 内容简介 本书旨在为具有一定计算机基础的读者提供一个深入了解和掌握当前计算机科学领域尖端技术与实践的平台。全书围绕现代计算系统的核心理论、前沿应用技术以及构建高性能、高可靠性系统的工程实践展开，内容涵盖从底层硬件架构到上层软件生态的多个关键层面。 第一部分：下一代计算架构与硬件基础 本部分深入剖析了摩尔定律放缓背景下，计算机体系结构的设计演进。重点介绍了异构计算模型的崛起，特别是GPU（图形处理器）和FPGA（现场可编程门阵列）在通用计算（GPGPU）中的应用原理和编程范式。内容包括： 1. 内存层次结构优化：探讨了高带宽内存（HBM）、持久性内存（PMEM）的技术特性、访问延迟优化策略以及它们如何改变传统内存管理模型。详细分析了内存墙问题在现代高性能计算（HPC）中的影响及应对方案。 2. 新型处理器设计：涵盖了类脑计算（Neuromorphic Computing）的基本原理，例如脉冲神经网络（SNNs）的硬件实现挑战与机遇。同时，对量子计算的基本概念，如量子比特（Qubit）、量子门操作以及当前主流的量子计算模型（如超导、离子阱）的硬件实现瓶颈进行了概述，但侧重于当前的工程化尝试和软件接口。 3. 片上系统（SoC）与片上网络（NoC）：解析了现代多核、多处理器SoC的设计哲学，重点讨论了片上网络（NoC）中的路由算法、拥塞控制机制以及它们对系统整体性能和功耗的影响。 第二部分：高级操作系统与分布式系统理论 本部分聚焦于支撑现代云服务和大规模数据处理的操作系统核心机制和分布式系统的设计范式。 1. 现代内核与虚拟化技术：详细阐述了eBPF（扩展的伯克利数据包过滤器）在内核可编程性、性能监控和安全增强中的应用。深入研究了下一代虚拟化技术，如轻量级虚拟机（如Kata Containers）和WebAssembly（Wasm）在服务器端运行时环境中的潜力，分析了它们与传统Hypervisor的区别和优势。 2. 分布式一致性与容错：超越传统的Paxos和Raft算法，本书探讨了基于多活架构的强一致性解决方案，以及如何在高分区容错（AP）场景下实现有限的一致性保证。内容还包括时间同步机制在分布式事务处理中的关键作用（如Google Spanner中的TrueTime）。 3. 存储系统与数据持久化：重点讲解了分布式文件系统（如Ceph, GlusterFS）的元数据管理、数据放置策略。对于NewSQL数据库，分析了其在分布式事务、可扩展性和SQL兼容性之间的权衡模型。此外，还涉及了面向SSD和NVMe存储介质的Log-Structured Merge-tree (LSM-tree) 结构优化及其在高写入负载环境下的性能调优。 第三部分：人工智能与机器学习工程化实践 本部分旨在桥接AI理论研究与大规模部署的鸿沟，重点关注如何将复杂的机器学习模型高效、稳定地集成到生产环境中。 1. 深度学习模型优化与部署框架：深入解析了模型剪枝（Pruning）、量化（Quantization）等模型压缩技术，并探讨了如何利用特定硬件加速器（如TPU, 专用AI芯片）进行高效推理。详细对比了ONNX Runtime, TensorFlow Lite, PyTorch Mobile等主流部署框架的特性、性能指标和适用场景。 2. 大规模模型训练的并行策略：详述了数据并行、模型并行、流水线并行等训练策略的底层通信机制（如MPI, NCCL）。探讨了混合精度训练如何平衡速度与模型准确性。 3. 可解释性AI (XAI) 与模型鲁棒性：介绍了LIME, SHAP等主流可解释性方法的技术细节及其在调试和合规性审查中的应用。同时，深入分析了对抗性攻击（Adversarial Attacks）的生成原理，以及防御性蒸馏和对抗性训练等提高模型鲁棒性的工程手段。 第四部分：网络通信与安全前沿 本部分关注构建现代高速、安全的网络基础设施所需的前沿技术。 1. 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）：探讨了OpenFlow协议的局限性及新一代控制平面技术（如P4语言）如何实现更精细的网络数据包处理。分析了NFV中虚拟网络功能（VNF）的性能开销及优化方案。 2. 零信任网络架构与微服务安全：超越传统的边界安全模型，系统阐述了零信任安全模型的实施蓝图，包括强大的身份验证（如FIDO2）、细粒度的授权策略（RBAC/ABAC）。详细解析了在微服务架构中，如何使用服务网格（Service Mesh）技术（如Istio, Linkerd）实现服务间的加密通信、熔断和请求追踪。 3. 后量子密码学（PQC）概述：鉴于量子计算机对现有公钥密码系统的威胁，本书对基于格、基于哈希等后量子密码学的基本数学难题进行了简要介绍，并讨论了当前标准化进程中具有工程潜力的算法原型。 本书适合于有志于从事系统级开发、高性能计算、云计算基础设施维护或人工智能工程化工作的专业人士和高级学生。它提供了一个从宏观架构到微观实现的全面视野，强调理论指导下的工程实践能力培养。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有