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出版者:高等教育出版社

作者:教育部考试中心编

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:2004-10

价格:34.40元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040150452

丛书系列:

图书标签:

• 信息管理
• 计算机
• 计算机等级考试
• 三级
• 教程
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计算机前沿技术探索：新一代信息系统构建与应用实践 图书简介 本书旨在为对计算机前沿技术有浓厚兴趣，并希望在信息技术领域实现深度实践与创新的读者提供一份全面而深入的指南。我们聚焦于当前信息技术领域最活跃、最具发展潜力的几个关键方向，涵盖了从底层架构设计到上层应用落地的完整技术栈，特别强调理论知识与工程实践的紧密结合。 第一部分：云计算与分布式系统深度解析 在当今以数据驱动和弹性扩展为核心的计算范式下，云计算已不再是可选配置，而是基础设施的基石。本部分将对现代云计算架构进行透彻剖析。 1. 云原生架构与微服务生态： 我们将详细阐述从单体应用到微服务架构的演进过程，重点解析微服务间的通信机制（如RPC、消息队列）、服务发现、配置管理以及容错设计。深入探讨容器化技术，特别是 Docker 和 Kubernetes (K8s) 的核心原理和运维实践。内容包括 K8s 的核心组件（如 API Server, Scheduler, Controller Manager, etcd）、Pod 的生命周期管理、网络模型（CNI）的实现，以及 Helm 在应用部署中的最佳实践。此外，还将介绍服务网格（如 Istio, Linkerd）在提升微服务治理能力方面的作用。 2. 分布式存储与数据一致性： 理解高性能、高可靠的分布式存储系统是构建大规模应用的前提。本章将系统介绍 CAP 定理 与 PACELC 理论 的实际指导意义，对比 ZooKeeper、etcd 等分布式协调服务的设计哲学。重点剖析共识算法，如 Paxos 和 Raft 算法的机制，并通过实例展示如何在实际系统中实现强一致性、最终一致性以及它们的权衡取舍。对于海量数据存储，我们将深入探讨分布式文件系统（如 HDFS 的原理）以及 NoSQL 数据库（如 Cassandra、MongoDB）的底层数据模型和分区策略。 3. Serverless 架构的未来趋势： 探讨函数即服务 (FaaS) 的兴起，分析其在事件驱动型应用中的优势。内容将涵盖 FaaS 平台的运行时环境隔离、冷启动优化技术，以及如何设计与部署无服务器应用，实现极致的资源利用率和成本效益。 第二部分：人工智能与机器学习工程化 本部分将超越纯理论探讨，着重于如何将先进的机器学习模型高效、可靠地部署到生产环境中，实现价值转化。 1. 深度学习框架与模型优化： 全面介绍当前主流深度学习框架（如 PyTorch 和 TensorFlow）的核心 API 和计算图机制。我们将深入讲解模型训练的并行策略（数据并行、模型并行），以及在 GPU/TPU 上的高效编程技巧。针对模型部署效率，内容将涵盖模型量化（Quantization）、剪枝（Pruning）和知识蒸馏（Knowledge Distillation）等技术，以适应边缘计算和低延迟场景的需求。 2. MLOps：机器学习生命周期管理： 介绍 MLOps（Machine Learning Operations）的理念和实践框架。重点剖析数据版本控制、特征工程管道（Feature Store）、模型训练的可复现性管理、以及 CI/CD 流程在机器学习项目中的具体落地。我们将探讨如何利用 Kubeflow 或 MLflow 等工具实现端到端的自动化管理，确保模型在生产环境中持续稳定地提供服务。 3. 可解释性人工智能 (XAI) 与模型公平性： 随着 AI 决策权重的增加，理解模型“为什么”做出某个决策至关重要。本章将介绍 LIME、SHAP 等主流的局部和全局可解释性方法，并讨论如何评估和缓解模型中可能存在的偏见（Bias），确保 AI 系统的公平性和透明度。 第三部分：下一代网络与信息安全实践 现代应用严重依赖于快速、安全的网络连接。本部分聚焦于新兴网络技术和主动防御策略。 1. 软件定义网络 (SDN) 与网络功能虚拟化 (NFV)： 解析 SDN 的控制平面与数据平面分离的架构，探讨 OpenFlow 协议的工作原理。内容将涵盖如何通过集中控制器实现对网络资源的编程控制。同时，阐述 NFV 如何将传统硬件网络功能（如防火墙、负载均衡器）软件化，并部署在通用硬件上，以提高灵活性和降低成本。 2. 区块链技术：共识机制与智能合约开发： 系统介绍区块链的基本结构（区块、链、哈希），重点分析工作量证明 (PoW)、权益证明 (PoS) 等不同共识机制的优劣。对于企业级应用，我们将深入研究 Hyperledger Fabric 或 Substrate 等平台，并详细讲解 Solidity 语言在以太坊虚拟机 (EVM) 上的智能合约编写、部署和安全审计规范。 3. 零信任架构与前沿安全防御： 介绍零信任 (Zero Trust) 安全模型的核心原则——“永不信任，始终验证”。详细阐述在微服务环境中如何利用 mTLS（双向 TLS）实现服务间的身份认证与授权。在应用层面，我们将探讨应对新型攻击（如供应链攻击、高级持续性威胁 APT）的纵深防御策略，包括运行时应用自我保护（RASP）技术和基于行为分析的入侵检测系统。 第四部分：高效能编程与系统优化 本部分关注提升开发者构建高性能、高可靠软件的能力。 1. 并发编程模型与性能调优： 对比不同的并发模型，如线程池、异步 I/O (AIO) 和协程 (Coroutines)，并分析它们在不同业务场景下的适用性。我们将利用性能分析工具（如 `perf`, Valgrind）对系统瓶颈进行定位，掌握 CPU 缓存友好性设计、锁竞争优化以及内存屏障在现代处理器架构中的作用。 2. eBPF：内核的下一代编程框架： eBPF 技术使得开发者能够在不修改内核代码的情况下，安全、高效地在内核空间运行自定义程序。本章将介绍 eBPF 的架构（eBPF 虚拟机、Verifier），并通过实际案例展示其在高性能网络跟踪、安全监控和动态性能分析中的强大能力，实现对操作系统行为的深度洞察与可编程性控制。 面向读者： 本书适合具有扎实的计算机基础知识（如数据结构、操作系统、计算机网络），并希望在云计算、人工智能工程化、分布式系统或系统安全领域进行深入学习和工程实践的软件工程师、系统架构师以及高年级计算机专业学生。通过本书的学习，读者将能够掌握构建和维护新一代信息系统的核心技术栈。

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