New Perspectives on Computer Concepts 2011 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Course Technology

作者:June Jamrich Parsons

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2010-02-04

价格:USD 74.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780538744836

丛书系列:

图书标签:

• 计算机概念
• 计算机基础
• 信息技术
• 入门教程
• 2011版
• New Perspectives
• 教材
• 教育
• 计算机科学
• 数字素养

探索数字世界的奥秘：《信息技术前沿与应用》 本书旨在为读者构建一个全面而深入的信息技术知识体系，涵盖了从基础理论到前沿应用的广阔领域。我们力求以清晰的逻辑、详实的案例和前瞻性的视角，引领读者穿越信息时代的复杂迷雾，掌握驱动现代社会运转的核心技术。 --- 第一部分：信息技术基石与计算思维的重塑 本部分专注于奠定坚实的理论基础，帮助读者理解现代计算系统的本质和运行机制。 第一章：数字世界的构建块——数据的本质与表示 本章深入探讨信息如何在计算机中被数字化、编码和存储。我们将超越简单的二进制概念，研究不同类型数据的精确表示方法，包括： 数字系统与转换： 详述不同进制（十进制、二进制、八进制、十六进制）之间的相互转换原理，以及它们在计算机底层逻辑中的应用。 文本与字符编码标准： 细致对比 ASCII、Unicode（特别是 UTF-8 和 UTF-16）的演进与差异，解释字符集如何影响全球化信息的处理和显示。 多媒体数据压缩与表示： 剖析图像（位图与矢量）、音频和视频数据是如何被量化、采样和压缩的。重点介绍无损压缩（如 RLE、Huffman 编码）和有损压缩（如 JPEG、MPEG 家族）背后的数学模型与感知优化策略。 第二章：计算机系统架构与工作原理 本章是理解硬件如何协同工作的核心。我们将剖析现代冯·诺依曼架构的局限与发展，并展望非传统架构的潜力。 中央处理单元（CPU）的深入解析： 详细阐述指令集架构（ISA）、流水线技术、超标量处理、乱序执行等提升性能的关键技术。探讨缓存层次结构（L1, L2, L3）对内存访问延迟的影响机制。 内存系统与存储技术： 区分易失性内存（DRAM/SRAM）和非易失性存储（SSD/HDD）的工作原理、读写特性与性能瓶颈。深入讲解虚拟内存的概念、分页与分段机制。 输入/输出（I/O）系统管理： 探讨中断驱动 I/O、直接内存访问（DMA）的原理，以及总线结构如何连接 CPU、内存与其他外设，确保数据流的高效传输。 第三章：操作系统：数字世界的指挥家 操作系统是连接硬件与应用程序的桥梁。本章聚焦于操作系统如何管理稀缺资源并提供可靠的执行环境。 进程与线程管理： 区分进程与线程的概念，深入研究进程间通信（IPC）的机制（如管道、信号量、共享内存）。分析多线程编程中常见的并发问题，如竞态条件和死锁。 资源调度策略： 详细对比先进的 CPU 调度算法（如优先级继承、公平分享调度、实时调度），及其在不同负载环境下的性能表现。 文件系统与存储抽象： 研究不同文件系统（如 NTFS, ext4, ZFS）的设计理念，以及它们如何提供持久化存储、数据一致性和恢复能力。 --- 第二部分：网络、数据与安全基石 本部分聚焦于信息如何跨越界限进行传输、存储，以及保护这些信息免受威胁的技术。 第四章：全球信息高速公路——网络协议栈详解 本章系统地梳理互联网的基础结构和通信协议，重点在于理解数据包如何在复杂的网络环境中可靠传输。 TCP/IP 协议族的深度剖析： 详述物理层、数据链路层、网络层（IP 寻址、路由选择协议如 OSPF/BGP）和传输层（TCP 的三次握手、拥塞控制算法）的职能与交互。 万维网（WWW）技术栈： 探讨 HTTP/1.1, HTTP/2 乃至 HTTP/3（基于 QUIC）的演进，重点分析状态管理、请求方法与缓存机制。 网络安全基础： 介绍防火墙、入侵检测系统（IDS）和虚拟专用网络（VPN）的工作原理，以及网络边界防护的策略。 第五章：数据管理与大数据生态 现代社会依赖于海量数据的捕获、存储、处理和分析。本章探索数据管理范式的变迁。 关系型数据库高级理论： 深入讲解规范化理论（1NF 到 3NF 及 BCNF），事务管理（ACID 特性），以及高级查询优化技术（索引结构、查询执行计划分析）。 非关系型（NoSQL）数据库范式： 对比键值存储、文档数据库、列式数据库和图数据库的应用场景、数据模型与扩展性挑战。 大数据处理框架： 探讨分布式文件系统（如 HDFS）的架构，以及 MapReduce 编程模型、Spark 内存计算框架的核心思想与优势。 第六章：信息安全与隐私保护 在数字日益渗透生活的今天，安全已成为信息技术的生命线。 密码学核心概念： 阐述对称加密（AES）和非对称加密（RSA, ECC）的数学基础，哈希函数的防碰撞性，以及数字签名和证书体系（PKI）。 应用层安全威胁与防御： 聚焦于 Web 应用安全（OWASP Top 10 风险，如 SQL 注入、XSS、CSRF），以及身份验证与授权机制（OAuth 2.0, JWT）。 隐私计算基础： 介绍零知识证明（ZKP）的基本概念，以及同态加密在数据不暴露原始值的情况下进行计算的可能性与挑战。 --- 第三部分：软件开发范式与新兴技术前沿 本部分关注构建现代软件的方法论，并展望驱动下一波技术浪潮的关键领域。 第七章：现代软件工程与质量保证 高效、可维护的软件开发离不开严谨的方法论和工具链的支持。 敏捷开发与 DevOps 实践： 深入探讨 Scrum 和看板（Kanban）等敏捷框架的落地细节。分析持续集成/持续部署（CI/CD）流水线的构建，以及基础设施即代码（IaC）的概念。 面向对象与设计模式精粹： 梳理 SOLID 原则，详细解析工厂模式、单例模式、观察者模式等经典设计模式在实际项目中的应用场景与权衡。 软件测试的层次与自动化： 区分单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。探讨测试驱动开发（TDD）的实践流程。 第八章：人工智能的数学内核与应用 本章揭示驱动当前 AI 革命的核心算法，并介绍其在解决复杂问题中的能力。 机器学习基础： 解释监督学习、无监督学习和强化学习的基本框架。详细介绍回归分析、决策树、支持向量机（SVM）的工作原理。 深度学习架构： 深入剖析前馈神经网络（FNN）的反向传播算法。重点研究卷积神经网络（CNN）在图像处理中的特征提取能力，以及循环神经网络（RNN/LSTM/Transformer）在序列数据处理中的优势。 模型评估与偏差处理： 探讨过拟合、欠拟合的识别与应对策略（如正则化、Dropout）。讨论模型可解释性（XAI）的重要性。 第九章：云计算、虚拟化与容器化 本章探讨如何通过抽象硬件资源，实现计算能力的弹性伸缩与高效利用。 虚拟化技术栈： 区分全虚拟化、半虚拟化和操作系统级虚拟化。解析 Hypervisor 的类型（Type 1 vs Type 2）及其在资源隔离中的作用。 云计算服务模型与部署模式： 明确 IaaS, PaaS, SaaS 的边界与差异。对比公有云、私有云和混合云的运维特点。 容器化技术： 深入研究 Docker 和 Kubernetes (K8s) 的核心组件（镜像、容器、Pod、Service）。阐述容器化相对于传统虚拟机的资源效率优势和部署灵活性。 第十章：前沿计算的展望 本章展望未来几年内可能对信息技术产生颠覆性影响的领域。 量子计算的潜力与挑战： 介绍量子比特（Qubit）的概念、叠加态和量子纠缠。概述 Shor 算法和 Grover 算法对现有加密体系的潜在威胁，以及当前量子硬件的实现障碍。 边缘计算与物联网（IoT）： 探讨数据处理从云端向设备侧迁移的需求与架构。分析边缘计算在低延迟、带宽优化和数据主权方面的优势。 人机交互的未来： 探讨增强现实（AR）、虚拟现实（VR）以及脑机接口（BCI）技术的发展趋势，及其对信息消费方式的深远影响。 --- 《信息技术前沿与应用》 不仅仅是一本技术手册，更是一幅描绘数字时代全景的路线图。它要求读者具备严谨的逻辑思维，并鼓励将理论知识应用于解决实际的工程挑战，为未来信息技术领域的创新者和专业人士提供必备的知识储备。

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