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出版者:清华大学出版社

作者:[丹麦] 玻尔

出品人:

页数:345

译者:玻尔

出版时间:2003-9

价格:45.0

装帧:平装

isbn号码:9787302070467

丛书系列:

图书标签:

• 自然科学
• 程序设计
• 科学技术
• VB
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• 编程
• 入门
• 学习
• 算法
• 思维

好的，这是一份为您量身定制的图书简介，聚焦于计算机科学领域中的其他核心主题，完全不涉及“编程逻辑基础教程”的内容。 --- 《现代计算机体系结构：从冯·诺依曼到量子计算的演进与未来》 图书简介 在信息爆炸的时代，我们每天都在与复杂的数字系统交互，从智能手机到超级计算机，其背后的驱动力是对高效、强大计算架构的不懈追求。本书《现代计算机体系结构：从冯·诺依曼到量子计算的演进与未来》，旨在为读者提供一个全面、深入且极具前瞻性的视角，剖析支撑当今数字世界的硬件与软件交互的底层设计原理、历史演变，以及面向未来的颠覆性技术。 本书的核心目标是搭建起理论与实践之间的桥梁，帮助读者理解为什么现代处理器需要多级缓存、指令级并行如何被实现，以及异构计算范式（如GPU和FPGA）如何正在重塑高性能计算的版图。我们不会停留于表面的概念介绍，而是深入探究指令集架构（ISA）的设计哲学、内存层次结构的优化策略，以及I/O系统的瓶颈与突破。 第一部分：基石与奠基——经典计算范式的深入剖析 本部分将从计算理论的源头出发，系统梳理经典计算机体系结构的演进脉络。 第一章：计算模型的起源与演变 我们将回顾图灵机模型的理论意义，并详细阐述冯·诺依曼结构的统治地位及其内在的“存储程序”概念。在此基础上，深入解析早期批处理系统到多道程序设计模型的过渡，为理解现代操作系统如何依赖硬件结构奠定基础。重点讨论指令集的设计哲学：复杂指令集计算机（CISC）与精简指令集计算机（RISC）之间的权衡与技术路线的选择，并分析RISC-V等新兴开源ISA对行业生态的潜在影响。 第二章：指令级并行性（ILP）的突破 本章聚焦于如何榨取单核处理器的性能极限。我们将详细剖析流水线技术（Pipelining）的设计原理，包括结构冒险、数据冒险和控制冒险的识别与解决机制，如分支预测器（Branch Predictors）的复杂算法（如TAGE、Gshare）。随后，深入讲解超标量（Superscalar）架构的核心——乱序执行（Out-of-Order Execution, OoOE）的微操作（Micro-operation）调度、重排序缓冲区（Reorder Buffer）和负载/存储队列（Load/Store Queue）的工作机制。理解这些机制是掌握现代CPU性能瓶颈的关键。 第三章：内存层次结构的优化艺术 内存访问延迟是现代计算的头号“杀手”。本章将对存储器子系统进行系统性的解构。详细阐述SRAM与DRAM技术的物理差异及其在缓存设计中的应用。我们着重分析多级缓存（L1、L2、L3）的容量、延迟和关联性（直接映射、全相联、组相联）的设计决策，并探讨缓存一致性协议（如MESI、MOESI）在多核环境下的复杂性与开销。此外，将探讨虚拟内存管理如何通过TLB（Translation Lookaside Buffer）与页表机制实现高效的地址转换。 第二部分：多核时代的重构与并行计算的崛起 随着摩尔定律的放缓，计算范式被迫转向通过增加核心数量来提升整体吞吐量。 第四章：多处理器系统与一致性挑战 本章转向多核与多路系统的设计。深入探讨共享内存多处理器（SMP）的结构，以及NUMA（非一致性内存访问）架构的优势与编程挑战。一致性模型（Consistency Models）是理解并行程序正确性的核心。我们将详细对比顺序一致性、释放一致性、顺序一致性等模型，并讲解缓存一致性协议在分布式共享内存系统中的扩展与复杂性。 第五章：异构计算：GPU与加速器的力量 GPU已从图形渲染单元转变为通用并行计算的主力。本章系统介绍GPU的SIMT（Single Instruction, Multiple Thread）架构，对比其与传统CPU的线程模型差异。我们将探究CUDA和OpenCL等编程模型的底层映射机制，以及GPU内存模型的特殊性（全局内存、共享内存、寄存器）。此外，本书还会涵盖FPGA在特定领域加速中的应用，以及领域特定架构（DSA）的兴起。 第六章：I/O系统与存储技术的未来 数据吞吐量已成为新的瓶颈。本章聚焦于高速I/O技术，如PCI Express（PCIe）的代际演进、CXL（Compute Express Link）协议如何革新内存和加速器的互联。存储方面，本书将深入分析NAND闪存（SSD）的物理读写特性、磨损均衡技术（Wear Leveling），并展望持久性内存（Persistent Memory, PMem）对应用软件设计的深远影响。 第三部分：超越经典——面向未来的计算架构 本部分将把目光投向下一代计算技术，探讨颠覆性的硬件范式。 第七章：量子计算的硬件实现与挑战 量子计算代表了计算范式的根本性转变。本章将介绍量子比特（Qubit）的基本概念，重点对比超导电路、离子阱、拓扑量子计算等主流物理实现路线的优劣。我们将解析量子逻辑门（Quantum Gates）的操作，以及量子纠错（Quantum Error Correction）在维持相干性（Coherence）方面所面临的巨大工程挑战。虽然不涉及深奥的量子算法，但会强调这些硬件限制如何影响容错量子计算机（FTQC）的实现时间表。 第八章：新型内存与计算的融合 摩尔定律的终结促使人们探索超越冯·诺依曼瓶颈的“内存计算”（In-Memory Computing）或“存算一体”（Processing-in-Memory, PIM）的架构。本章讨论新兴的电阻式随机存取存储器（RRAM）、相变存储器（PCM）等非易失性存储器技术，分析它们如何通过模拟计算或逻辑操作的物理实现，有望在特定AI工作负载中带来革命性的能效提升。 第九章：体系结构的可信赖性与安全性 在日益复杂的系统中，安全已内嵌于硬件设计之中。本章探讨现代CPU如何应对侧信道攻击（如Spectre/Meltdown）。深入分析硬件支持的可信执行环境（TEE，如Intel SGX）的设计原理、安全区隔离机制，以及内存加密技术如何从物理层面保障数据隐私。理解这些安全机制的硬件基础，对于构建下一代安全系统至关重要。 --- 目标读者： 本书适合计算机科学、电子工程、软件工程等专业的高年级本科生、研究生，以及希望从底层硬件视角理解高性能计算、系统优化、云计算基础设施的专业工程师和技术架构师。阅读本书后，读者将不再满足于对软件性能的表面调优，而是能够深入到指令集、缓存层次和内存模型层面，设计出真正高效且面向未来的计算解决方案。 关键词： 冯·诺依曼结构，指令集架构（ISA），流水线，乱序执行，缓存一致性，NUMA，异构计算，GPU架构，量子计算硬件，存算一体，可信执行环境。

评分☆☆☆☆☆

本书与国内大部分入门书籍相比，有两个特点： 1. 码字特别多，基本全书都是字~ 2. 流程图特别多，满城尽是流程图 前面通过用BASIC语言撰写的小例子来给读者介绍逻辑基础，包括顺序结构、If结构、While结构等等，后面介绍了一下面向对象的基础知识，关联、聚合和合成介...

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本书与国内大部分入门书籍相比，有两个特点： 1. 码字特别多，基本全书都是字~ 2. 流程图特别多，满城尽是流程图 前面通过用BASIC语言撰写的小例子来给读者介绍逻辑基础，包括顺序结构、If结构、While结构等等，后面介绍了一下面向对象的基础知识，关联、聚合和合成介...

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评分☆☆☆☆☆

本书与国内大部分入门书籍相比，有两个特点： 1. 码字特别多，基本全书都是字~ 2. 流程图特别多，满城尽是流程图 前面通过用BASIC语言撰写的小例子来给读者介绍逻辑基础，包括顺序结构、If结构、While结构等等，后面介绍了一下面向对象的基础知识，关联、聚合和合成介...

评分☆☆☆☆☆

从**知识体系的完整度**来看，这本书的编排达到了教科书级别的严谨性，但阅读体验却远胜于传统的教材。它在构建一个坚实的**基础体系**时，非常注意知识点之间的**关联性**和**递进性**。比如，在引入函数作为子程序概念时，作者并没有急于跳到参数传递，而是先用一个隐喻性的故事来阐述“信息封装”的重要性，这让抽象的概念立刻变得具体可感。我尤其赞赏它在最后几章对**抽象化思维**的引入，这是很多初级读物完全忽略的部分。作者用非常清晰的图示来展示如何将重复性的代码块提升到更高层次的通用逻辑，这种“由表及里”的讲解方式，为我后续学习更高级的面向对象概念打下了非常坚实的基础。它没有使用太多花哨的现代框架或库来分散注意力，而是专注于**核心原理**的打磨。这使得我在阅读完后，有一种感觉——即使未来编程语言的语法发生了翻天覆地的变化，我依然能够凭借这本书所教授的核心逻辑和思维定式，快速适应新的环境。它提供的是一套“内功心法”，而不是一时的“招式”。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是它对**学习效率最大化**的考量。作者在全书中对“**代码可读性**”的强调达到了近乎偏执的程度，这一点在很多初学者指南中常常被一笔带过。他不仅仅是告诉我们要给变量起好名字，而是深入剖析了命名规则背后的心理学效应——即代码是写给人看的，其次才是给机器执行的。他提供了一套独特的**代码风格指南**，这套指南非常务实，易于遵守，而且立刻就能让你的代码看起来“专业”许多。此外，书中对于如何**利用工具**来辅助学习的部分也十分精辟。他介绍了几种常用的文本编辑器特性和基本的命令行操作，这些看似“题外话”的内容，实际上极大地提升了我的日常编码效率，让我避免了许多不必要的重复劳动。读完这本书，我收获的不仅仅是编程的基础知识，更重要的是养成了良好的**编程习惯**和**工具利用意识**。它就像一把钥匙，不仅打开了编程世界的大门，还为我配备了探险所需的可靠装备和正确的行进路线图。这使得接下来的自主学习道路，变得更加清晰和高效。

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这本书的封面设计简直太抓人眼球了！那种深沉的蓝色调，配上简洁有力的字体，一看就知道这不是那种故作高深的理论堆砌，而是实打实的干货。我刚拿到手的时候，迫不及待地翻了几页，发现作者的叙述方式非常平易近人，不像很多技术书籍那样上来就给你一堆晦涩难懂的术语。他似乎非常懂得初学者的心理，总能在关键的地方用生活中的例子来打比方，让我这个对编程还处于“迷茫期”的人，一下子就找到了切入点。比如，在讲解条件语句的时候，他居然拿超市打折和红绿灯来举例，那种画面感一下子就建立起来了。而且，书中的排版和插图也做得非常用心，逻辑流程图清晰明了，让人在阅读复杂的概念时也不会感到迷失方向。这本书的**结构安排**也特别合理，从最基础的变量和数据类型开始，逐步深入到函数和控制结构，每一步都像是带着你爬一座精心规划的阶梯，每一步都踩得很稳。我特别欣赏作者在每一章末尾设置的“小测验”，它们不是那种死记硬背的题目，而是需要你动脑筋去思考如何应用刚刚学到的知识去解决一个实际的小问题，这极大地激发了我继续往下读的兴趣和动力。总而言之，这本书从视觉到内容，都散发着一种“可亲近感”，让人觉得编程并没有想象中那么遥不可及。

评分☆☆☆☆☆

这本书的**实践性**远超我的预期，这绝对不是一本只能放在书架上“供着”的参考书。作者在讲解完理论后，总是会紧跟着一系列精心设计的**编码挑战**。这些挑战的设计非常巧妙，它们不会直接告诉你答案，而是给你一个模糊的目标和一个必要的工具集，你需要自己去摸索如何将学到的知识组合起来实现它。我记得有一次，为了完成一个关于数据排序的小练习，我卡了好几个小时，但当我最终调试成功并看到结果输出时，那种成就感是任何语言教学都无法比拟的。更棒的是，书中还穿插了一些关于“**常见陷阱**”和“**调试技巧**”的经验分享。这些内容对于新手来说简直是救命稻草，避免了我们因为一些低级错误而产生强烈的挫败感。作者似乎能够精准预判我们在学习过程中会在哪里摔跟头，并提前设置好“安全垫”。它教会我的，是如何像一个真正的工程师那样去面对错误、分析错误，而不是一遇到Bug就束手无策。这本教材的价值，就在于它成功地把“学习编程”这个过程，从枯燥的记忆，转化成了一场充满发现和解决问题的探险。

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说实话，我本来对市面上那些“速成”类的编程读物已经有点审美疲劳了，总觉得它们要么只停留在表面，要么就是为了凑字数而罗列一堆过时的知识点。但是，这本让我眼前一亮。它的核心价值在于对“**思维方式**”的塑造，而不仅仅是语法教学。作者非常强调的是“为什么”要这么做，而不是“怎么做”那么简单。举个例子，当他谈到循环结构时，他用了很长的篇幅去对比不同类型循环的效率和适用场景，这远远超出了一个入门教程应有的深度。我特别喜欢他引入的那个关于“模块化思考”的章节，虽然我当时还没完全理解它在大型项目中的重要性，但那种自上而下分解问题的思路，已经深深地烙在了我的脑海里。这本书的**语言风格**非常成熟且富有洞察力，它不是那种喋喋不休的唠叨，而是像一位经验丰富的导师在耳边低语，点拨关键。阅读的过程中，我感觉自己不仅仅是在学习一门技术，更是在构建一种处理复杂问题的底层逻辑框架。它要求你慢下来，去品味那些看似简单的定义背后蕴含的深层含义，这种“慢工出细活”的教学态度，在快餐文化盛行的今天，显得尤为珍贵和难得。

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