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出版者:江西科学技术出版社

作者:钟元生

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:1997-12-1

价格:11.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787539012681

丛书系列:

图书标签:

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深入探索：现代信息技术与数据处理的奥秘 （书籍名称：暂定为《数字时代的脉络：从基础到前沿的技术解析》） 本书简介： 在飞速迭代的数字时代，掌握核心的技术逻辑与数据处理能力，已不再是少数专业人士的特权，而是每一位知识工作者和未来建设者的必备素养。本书《数字时代的脉络：从基础到前沿的技术解析》旨在为读者构建一个全面、深入且兼具前瞻性的信息技术知识体系。我们不专注于特定软件的操作技巧，而是聚焦于支撑整个信息系统的底层原理、核心概念及其在现代应用中的演化路径。 本书的深度和广度体现在对“信息如何产生、存储、传输和被智能地利用”这一核心命题的系统性探讨上。它将带领读者穿越信息技术演进的多个关键阶段，从最基本的二进制逻辑出发，逐步深入到复杂的算法设计、网络架构以及新兴的计算范式。 第一部分：计算的基石与逻辑的构建 本部分着重于打牢读者在计算机科学领域的基础认知，确保读者能够理解现代软件和硬件交互的内在机制。 第一章：比特的宇宙与数字逻辑 本章从最微观的层面——晶体管的工作原理和布尔代数开始，解释数字信号是如何被构建和操作的。我们将详尽阐述逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）如何组合成更复杂的组合逻辑电路，如加法器和译码器。随后，我们将探讨时序逻辑电路，如触发器（Flip-Flops）和寄存器（Registers）的构造及其在存储单元中的作用。重点分析了冯·诺依曼体系结构的核心思想，揭示指令集和数据如何在CPU中高效地循环执行，以及中断机制如何保证系统的响应性。 第二章：操作系统：资源的管理者与抽象的艺术 操作系统是连接硬件与应用程序的桥梁。本章深入剖析操作系统的核心功能模块。首先，我们将详细分析进程与线程的概念，探讨并发控制中的关键挑战，如死锁的预防、检测与恢复机制。内存管理方面，本书将超越简单的分页概念，深入探讨虚拟内存的工作原理，包括地址翻译的硬件支持（如TLB的优化）以及页面置换算法（如LRU, OPT）的性能权衡。此外，文件系统的设计思想，如inode结构、日志式文件系统（Journaling）如何保证数据一致性，也将被详细剖析。我们还会对比不同内核架构（如宏内核与微内核）的优劣及其在不同应用场景下的适用性。 第三章：编程语言的范式与编译原理 理解程序如何从人类可读的源代码转化为机器可执行的指令，是深入理解软件工程的关键。本章首先梳理了编程语言的主要范式：命令式、函数式、面向对象和逻辑式编程。接着，我们聚焦于编译器和解释器的核心流程，包括词法分析、语法分析（如LL, LR解析器）、语义分析和代码优化。本书会使用具体的代码示例来展示抽象语法树（AST）的构建过程，并讨论现代编译器（如LLVM）如何实现跨平台的优化策略，特别是针对特定硬件架构（如SIMD指令集）的代码生成技术。 第二部分：互联世界的架构与数据流转 信息技术的核心价值在于信息的流动与共享。本部分将带读者深入研究网络通信的协议栈及其支撑的庞大基础设施。 第四章：网络通信的七层模型与协议深度解析 本章是对TCP/IP协议栈的精细解构。我们从物理层和数据链路层开始，讨论介质访问控制（MAC）与冲突检测机制。着重分析网络层（IP）的寻址机制、子网划分（CIDR）以及路由算法（如Dijkstra、BGP的原理）。传输层的核心在于TCP和UDP的选择与应用。本书将详尽阐述TCP的三次握手、四次挥手、拥塞控制算法（如Tahoe, Reno, CUBIC）如何动态调整窗口大小以优化网络吞吐量和公平性。此外，现代应用层协议，如HTTP/2和HTTP/3（基于QUIC）的革新点，如头部压缩和多路复用，也将作为重点案例进行分析。 第五章：数据存储的持久化与一致性保证 数据是现代系统的核心资产，其可靠存储是重中之重。本章探讨了不同类型数据存储的技术选择。关系型数据库方面，我们将深入SQL的事务特性（ACID），并对比不同隔离级别下的性能影响。对于NoSQL领域，本书将详细分析键值存储、文档数据库、图数据库和列式存储的适用场景。存储技术章节将延伸至分布式系统中的数据一致性模型，如CAP理论的权衡、Paxos和Raft协议在集群选举和日志复制中的应用，确保读者理解高可用与数据强一致性之间的复杂平衡。 第六章：分布式系统的挑战与协作 当计算规模超越单机能力时，分布式系统成为必然。本章关注分布式计算面临的固有挑战：延迟、分区容错性、时钟同步和故障检测。我们将分析分布式事务处理的两阶段提交（2PC）的局限性，并介绍Saga模式等柔性事务方案。负载均衡（L4/L7）的策略选择、服务发现机制（如Consul, etcd）的实现原理，以及分布式缓存（如Redis集群）的数据分片和一致性哈希算法，构成了本章的核心内容。 第三部分：智能时代的驱动力与未来图景 本部分转向当前技术热点和驱动未来创新的核心技术，侧重于数据驱动的智能决策。 第七章：数据科学的计算框架与大数据处理 处理PB级数据需要专用的计算范式。本章详细介绍MapReduce的编程模型及其在Hadoop生态系统中的实现。我们将深入剖析Hadoop的HDFS分布式文件系统，关注其高容错性和数据局部性。此外，内存计算框架（如Apache Spark）的RDD抽象、DAG调度器以及优化的执行引擎（如Catalyst Optimizer）如何实现比传统MapReduce更高的效率，也将被详细讲解。本章还探讨了流式数据处理的基本概念和技术选型。 第八章：机器学习的算法核心与工程实践 本章不局限于模型的“调用”，而是探究驱动其性能的核心数学原理。我们将回顾线性回归、决策树、集成学习（Bagging, Boosting）的数学基础。重点放在深度学习的基础架构，包括前馈网络、卷积网络（CNN）和循环网络（RNN）中的反向传播算法的计算流程和链式法则应用。此外，本书将讨论模型部署中的关键工程问题，如模型序列化、推理优化（量化、剪枝）以及持续集成/持续部署（MLOps）在生产环境中的落地策略。 第九章：安全、隐私与未来计算范式 在万物互联的背景下，安全是不可逾越的红线。本章系统梳理了信息安全的基础：非对称加密（RSA, ECC）的数学基础、数字签名与证书体系（PKI）。我们将探讨Web安全中的常见威胁（如SQL注入、XSS）的本质及其防御机制。最后，本书展望新兴的计算领域，包括量子计算的理论基础、同态加密在保护数据隐私计算中的潜力，以及边缘计算如何重塑数据处理的地理分布模式。 总结： 《数字时代的脉络：从基础到前沿的技术解析》并非一本速查手册，而是一部旨在培养读者“技术思维”的工具书。通过对这些核心技术和原理的系统性梳理，读者将能够脱离对单一工具的依赖，构建起一套坚实的、能够适应未来技术变革的知识框架。本书适合于希望从“使用者”转变为“设计者”和“架构师”的专业人士、计算机科学专业的学生，以及所有对现代数字世界运行机制充满好奇心的探索者。

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