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出版者:清华大学出版社

作者:曹国钧 王健

出品人:

页数:673

译者:

出版时间:2000-10

价格:59.00元

装帧:

isbn号码:9787302006749

丛书系列:

图书标签:

• 电脑硬件
• 超频
• 提速
• 配置
• 网络优化
• DIY
• 性能优化
• 硬件教程
• 电脑技巧
• 装机指南

数字世界的构建与实践：从基础原理到前沿应用 本书深入探讨了信息技术领域的基石与前沿发展，旨在为读者提供一套全面、实用的知识体系，涵盖了数字信号的编码与传输、操作系统内核的精妙设计、数据库系统的核心原理与优化，以及现代网络架构的演进与安全防护策略。 第一部分：数字信息的基础与逻辑 本部分聚焦于信息如何在电子设备中被表示、存储和处理的底层逻辑。 第一章：信息的编码与解译 本章从信息论的视角出发，详细阐述了二进制系统作为现代计算的基石。内容涵盖了不同进制之间的转换（二进制、八进制、十六进制），以及它们在计算机内存地址和数据表示中的应用。重点剖析了定点数和浮点数的标准表示法（如IEEE 754规范），解释了精度损失的来源与处理方式。此外，我们深入研究了数据的压缩技术，从无损压缩（如霍夫曼编码、Lempel-Ziv算法）到有损压缩（如DCT在图像处理中的应用）的数学原理。本章还详细介绍了校验码和纠错码（如汉明码），阐明了它们在确保数据传输可靠性中的关键作用。 第二章：数字逻辑电路与布尔代数 本章追溯了计算的物理实现基础。从基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）出发，逐步构建出更复杂的组合逻辑电路，如多路选择器、译码器和加法器。随后，引入了时序逻辑电路的概念，深入剖析了触发器（Latch与Flip-Flop）的工作机制，以及它们如何构成基本的存储单元（如寄存器和SRAM）。布尔代数（布尔代数）的化简方法，包括卡诺图（K-map）和Quine-McCluskey算法，被详尽阐述，旨在教授读者如何设计高效、低功耗的数字电路。 第二部分：操作系统与系统级编程 本部分旨在揭示操作系统如何管理和抽象硬件资源，以及高效利用这些资源的编程技巧。 第三章：操作系统内核结构与进程管理 本章剖析了现代操作系统的核心组件。我们首先对比了单体内核（Monolithic Kernel）、微内核（Microkernel）和混合内核的设计哲学与优缺点。进程管理的章节详细描述了进程的生命周期、上下文切换的开销，以及进程间通信（IPC）的多种机制，包括共享内存、消息队列、信号量和管道。对于并发控制，本章深入探讨了死锁的条件、检测与避免算法（如银行家算法），并对比了操作系统提供的同步原语（如互斥锁、自旋锁）。 第四章：内存管理与虚拟化 内存管理是操作系统的核心挑战之一。本章详细解释了分段（Segmentation）和分页（Paging）机制，以及它们如何共同实现虚拟内存。我们重点分析了缺页中断的处理流程、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对性能的影响。在页面置换算法方面，本书详尽比较了FIFO、LRU（最近最少使用）及其近似算法的性能表现。最后，本章延伸至现代硬件虚拟化技术，解释了Type-1和Type-2虚拟机监控器（Hypervisor）的工作原理，以及它们如何实现I/O和CPU指令的隔离与虚拟化。 第五章：文件系统与存储层次结构 本章关注数据的持久化存储。我们探讨了磁盘I/O的物理特性（寻道时间、旋转延迟），并分析了RAID（独立磁盘冗余阵列）的不同级别的性能和容错能力。文件系统的逻辑结构是本章的重点，包括索引节点（Inode）的结构、目录项的组织，以及日志式文件系统（Journaling File Systems）如何保证数据的一致性。针对新兴的固态硬盘（SSD）技术，本章还分析了磨损均衡（Wear Leveling）和垃圾回收（Garbage Collection）机制对性能和寿命的影响。 第三部分：网络通信与协议栈 本部分全面解析了互联网的运行机制，从物理介质到应用层服务。 第六章：TCP/IP协议栈的深入解析 本章以OSI七层模型和TCP/IP四层模型为框架，逐层深入。在网络层，我们详细分析了IPv4和IPv6的寻址、子网划分（VLSM），以及路由选择协议（如RIP, OSPF, BGP）的工作机制。传输层是重点，详尽解释了TCP的三次握手与四次挥手的细节，拥塞控制算法（如慢启动、竞争窗口）如何动态调整传输速率，以及UDP在对延迟敏感应用中的适用性。 第七章：网络应用与服务 本章关注构建在基础协议之上的常用网络应用。涵盖了DNS（域名系统）的层级结构和解析过程，HTTP/1.1, HTTP/2及初步的HTTP/3（基于QUIC）的请求/响应模型、头部优化和连接复用技术。同时，本书也讨论了网络安全中的基础概念，如对称加密（AES）与非对称加密（RSA）的应用场景，以及TLS/SSL握手过程中的证书验证与密钥交换。 第八章：现代网络架构与性能优化 本章面向更复杂的企业级和数据中心网络。内容包括负载均衡（L4/L7）的算法与实现，虚拟局域网（VLAN）的配置与隔离，以及网络地址转换（NAT）的原理。对于性能优化，本章介绍了流量整形（Traffic Shaping）和队列管理（如RED, CBWFQ）的技术，以确保关键业务流量的服务质量（QoS）。 第四部分：数据管理与存储系统 本部分探讨了如何高效、可靠地组织和查询大规模数据。 第九章：关系型数据库的核心原理 本章从数据模型（实体-关系模型）出发，深入研究了关系代数和SQL语言的优化执行。重点分析了数据库的事务处理，包括ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）的实现机制。对于性能瓶颈，本章详细介绍了索引结构（B树、B+树）的内部构造及其对查询性能的影响，以及查询优化器如何选择最佳执行计划。 第十章：并发控制与数据持久化 本章专注于数据库在高并发环境下的正确性保证。详细讲解了锁的粒度（行级、页级、表级），以及并发控制协议（如两阶段锁定2PL）。对于持久化，深入剖析了Write-Ahead Logging (WAL) 的工作流程，以及如何利用事务日志进行崩溃恢复。此外，本章还简要介绍了NoSQL数据库的分类（键值、文档、图数据库），并阐述了它们在特定场景下相对于关系模型的优势。

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