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出版者:机械工业

作者:[美]RamonA.Mata-

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2002-8

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787111106180

丛书系列:全美经典学习指导系列

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数字文明的基石：现代信息技术深度解析 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的视角，以理解和掌握信息技术（IT）在当代社会中的核心地位、发展脉络及其关键技术原理。它并非侧重于特定教材的习题解析，而是致力于构建一个宏观的技术知识体系，帮助读者建立扎实的理论基础和实践认知框架。 --- 第一部分：计算思维与信息本质的重塑 本部分深入探讨了信息时代赖以生存的思维模式——计算思维（Computational Thinking）的内涵与应用。我们不再将计算机视为单纯的工具，而是将其视为一种解决问题的哲学方法论。 1.1 信息论基础与数字世界的构建 信息熵与不确定性度量： 详细阐述克劳德·香农奠定的信息论基石，探讨信息在物理和数学层面的量化标准，以及如何通过编码和传输实现信息的有效压缩与可靠传递。 二进制的统治： 追溯从布尔代数到晶体管开关的演变历史，解析所有数字信号、逻辑运算和数据存储的底层二进制逻辑。重点讨论了逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）如何构建更复杂的组合逻辑电路。 数据表示的范式： 超越基础的整数和浮点数表示（如IEEE 754标准），探讨字符编码（ASCII到Unicode的演进）、多媒体数据（图像、音频、视频）的数字化过程及其压缩技术（如JPEG、MPEG的原理而非具体实现细节）。 1.2 计算机系统结构概览 冯·诺依曼架构的延续与挑战： 细致分析CPU（中央处理器）的取指-译码-执行周期，寄存器、算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）的功能划分。讨论了如何通过流水线技术、超标量处理等手段突破传统瓶颈。 存储器的层级结构： 深入剖析从高速缓存（Cache L1/L2/L3）到主存（RAM/ROM）再到大容量存储（SSD/HDD）的性能与成本平衡策略。讲解局部性原理（时间局部性与空间局部性）对系统性能的决定性影响。 I/O系统与总线架构： 探讨数据如何在处理器、内存和外部设备之间高效流动，理解DMA（直接内存访问）的工作机制，以及PCIe等现代总线协议的并行传输优势。 --- 第二部分：软件的逻辑与抽象层次 本部分聚焦于如何将抽象的计算思维转化为可执行的指令集，并探索软件开发的演进历程。 2.1 操作系统：资源的管理者与抽象的提供者 进程与线程管理： 深入探讨进程的生命周期、上下文切换的开销。重点分析并发与并行、同步互斥机制（如信号量、互斥锁）在多任务环境下的必要性及其潜在的死锁问题。 内存管理的高级技术： 阐述虚拟内存的概念，分页（Paging）和分段（Segmentation）如何使程序地址空间独立于物理内存。解析缺页中断的处理流程。 文件系统与持久化： 比较不同文件系统（如FAT, NTFS, ext4）的设计哲学，理解文件系统的日志记录、数据完整性保障机制。 2.2 编程语言的范式与演化 从机器码到高级语言： 回顾汇编语言的直接性与复杂性，重点对比命令式编程（如C/Java）与声明式编程（如SQL, 逻辑编程）的根本差异。 面向对象编程（OOP）的精髓： 详细解析封装、继承、多态三大支柱，探讨接口（Interface）和抽象类在构建可维护、可扩展软件架构中的作用。 函数式编程的复兴： 介绍高阶函数、纯函数、不可变性等概念，分析这些特性如何在多核时代提供更可靠的并行计算模型。 --- 第三部分：连接世界与数据的海洋 信息技术的核心价值在于连接与处理海量数据。本部分侧重于网络通信的基础协议栈和现代数据处理哲学。 3.1 计算机网络与互联网协议栈 TCP/IP模型深度解析： 详细分解物理层、数据链路层、网络层（IP寻址、路由选择）、传输层（TCP的可靠性保证与UDP的效率权衡）和应用层（HTTP/HTTPS的工作原理）。 路由与寻址机制： 探讨IPv4到IPv6的过渡挑战，理解路由器如何基于路由表进行路径决策，以及子网划分对网络资源分配的优化。 网络安全基础概念： 介绍公钥加密、数字签名、证书认证等非对称加密技术在保障数据传输机密性和完整性中的核心作用。 3.2 数据库系统与大数据处理 关系代数与SQL的威力： 深入理解数据库范式理论（1NF, 2NF, 3NF）对数据冗余和一致性的管理。解析复杂查询中的JOIN操作和索引结构（如B+树）对查询性能的优化原理。 NoSQL的兴起与适用场景： 比较键值存储、文档数据库、图数据库的结构特点，分析CAP定理在分布式系统设计中的权衡取舍。 大数据处理框架的概述： 介绍分布式文件系统（如HDFS）的基本架构，以及MapReduce范式在海量数据并行处理中的思想，为后续的机器学习和数据挖掘打下基础。 --- 第四部分：智能时代的驱动力：前沿技术展望 本部分超越基础架构，探讨驱动当前技术变革的几个关键领域，强调技术与社会伦理的交织。 4.1 人工智能与机器学习的底层逻辑 统计学习与模型训练： 区别监督学习、无监督学习和强化学习。解释损失函数、梯度下降等优化算法在模型参数调整中的作用。 深度学习的结构： 解析神经网络的基本单元（神经元、激活函数），探讨卷积神经网络（CNN）在图像处理中的空间特征提取能力，以及循环神经网络（RNN/LSTM）在序列数据处理中的应用。 4.2 云计算、边缘计算与虚拟化技术 虚拟化层： 阐释Hypervisor（虚拟机监控器）如何隔离和管理硬件资源，理解IaaS（基础设施即服务）的实现基础。 云服务的优势与挑战： 分析弹性伸缩、按需付费等商业模式背后的技术支撑，并讨论多租户环境下的安全隔离问题。 边缘计算的必要性： 探讨物联网（IoT）爆发式增长对低延迟处理的需求，分析边缘计算如何重新平衡数据处理的位置。 --- 总结： 本书力求提供一个连贯的知识图谱，从最底层的二进制逻辑到最前沿的人工智能应用，全面覆盖现代信息技术的核心概念、结构原理和发展趋势。读者通过阅读此书，将获得理解和驾驭复杂数字系统的理论武器，而非仅仅是应对考试的技巧。

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这本书的装帧设计着实让我眼前一亮，封面采用了沉稳的深蓝色调，搭配着简洁有力的白色字体，那种扑面而来的专业感和知识的厚重感，让人忍不住想立刻翻开它。尤其是封面上那个抽象的二进制代码图案，处理得既现代又富有科技感，绝不是那种老套的教科书式排版。纸张的质量也相当出色，触感细腻，印刷清晰锐利，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过度的疲劳。装订得非常牢固，即便是频繁翻阅查找特定章节，也丝毫没有松散的迹象，可见出版社在制作工艺上确实下了不少功夫。这种高品质的物理呈现，极大地提升了学习的体验，让人在面对那些可能略显枯燥的理论知识时，也能保持一份愉悦的心情。这本书摆在书架上，本身就是一件颇具质感的陈设品，彰显了主人对计算机科学领域学习的认真态度，让人在每一次取用时，都感到物有所值。

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这本书的排版逻辑严丝合缝，章节之间的过渡自然流畅得如同行云流水一般，对于初学者来说，这简直是一个巨大的福音。它并没有采取那种生硬的、知识点堆砌的方式，而是巧妙地设置了层层递进的引导结构。比如，每一个新的概念引入之前，都会有一个简短的、富有启发性的引言，将读者带入情境，而不是直接抛出定义。细节处理上，大量的图表和示意图的运用，极大地辅助了对抽象概念的理解，那些图示的精确性和美观度都达到了专业水准，每一个箭头、每一个标注都清晰到位，避免了阅读过程中的任何歧义。作者在文字描述中那种旁征博引、深入浅出的叙述风格，更像是一位经验丰富、耐心十足的导师在耳边细细讲解，让人在不知不觉中，就把那些复杂的逻辑关系彻底内化了。

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这本书的语言风格非常具有个人魅力，作者显然是一位对计算机怀有深厚感情的学者，文字中流淌着一种老派的严谨和现代的洞察力相结合的独特韵味。它不像某些官方教材那样，总是板着面孔，而是时不时地能感受到一种幽默感和对学科热情的流露。这种恰到好处的“人情味”，使得阅读过程变得异常轻松愉快，那些原本可能让人望而生畏的术语，在作者的解读下，变得生动而鲜活起来。阅读过程中，时不时会有一些引人深思的哲学性思考穿插其中，比如对计算本质的探讨，这无疑将这本书的层次拔高了一截，不再仅仅是一本技术手册，更像是一次对信息时代核心原理的深度探索，极大地激发了我的求知欲和批判性思维。

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从内容深度和广度的平衡角度来看，这本书无疑是一部典范之作。它在覆盖基础知识时，做到面面俱到，确保了任何入门者都能获得一个完整的知识框架；然而，更令人赞叹的是，它在核心概念的阐述上，又深入挖掘到了底层逻辑，丝毫没有流于表面。例如，对于某个基础算法的解析，它不仅给出了最直接的实现方式，还细致地追溯了其演变历史和不同优化路径的权衡取舍。这种既要仰望星空（理解原理的深刻性），又要脚踏实地（掌握实现的有效性）的叙述方式，体现了作者极高的学术功底和教学智慧。它成功地在“够用”和“精深”之间找到了一个近乎完美的黄金分割点，使得这本书不仅适合新手作为启蒙读物，也适合有一定基础的人进行体系性的回顾和查漏补缺。

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我必须得说，这本书的编排结构在实用性上做得极为出色，它真正做到了“学以致用”的理念贯彻到底。它不是那种只停留在理论高度的学术著作，而是非常注重将理论与实际操作紧密结合。书中穿插的那些“实践提示”或“常见误区分析”，简直是点睛之笔，它们直接指向了我们在实际学习和编程过程中最容易卡壳的地方，提供了即时有效的解决方案和思考方向。阅读这些部分时，我感觉自己仿佛拥有了一位无形的、能够预见我学习难点的伙伴。这种前瞻性的设计，极大地缩短了从“理解”到“掌握”的距离，让知识的转化效率得到了显著提升。对于那些想要通过自学来建立扎实基础的人来说，这本书提供的这种结构化支持，其价值是无法估量的。

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