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出版者:科学出版社

作者:戎小戈

出品人:

页数:201 页

译者:

出版时间:2002-7

价格:20.0

装帧:平装

isbn号码:9787030105615

丛书系列:

图书标签:

• 电脑操作
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• 办公软件
• 基础知识
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• 学习
• 技能提升

远航者指南：深入探索数字世界的奥秘 内容简介： 本书旨在为那些渴望深入理解现代计算机科学与信息技术复杂图景的读者提供一份详尽、前瞻性的“远航者指南”。它不满足于基础操作层面的介绍，而是着眼于构建一个坚实的理论框架，并引导读者探索驱动数字世界运转的核心原理、前沿技术及其深远影响。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在将读者从基础认知提升至架构理解的高度。 第一部分：计算思维与底层逻辑的重塑 本部分首先从根本上挑战读者对“计算”的传统理解。我们不再讨论如何使用软件，而是深入探究软件背后的“为什么”和“如何实现”。 1.1 算法哲学与复杂度分析的深度剖析： 本章将详细解析经典的排序与搜索算法（如快速排序、Dijkstra最短路径算法），但重点不在于代码实现，而在于其背后的数学模型和设计哲学。我们将引入图论在解决实际问题中的应用，并对时间复杂度和空间复杂度进行严格的渐近分析，尤其关注P/NP问题的理论意义及其对未来计算极限的界定。读者将学会如何评估一个解决方案的效率，而非仅仅验证其正确性。 1.2 计算机体系结构的演进与微观机制： 本章带领读者穿透操作系统和应用层的“黑箱”，直抵硬件核心。我们将详细讲解冯·诺依曼架构的限制与突破，深入探讨流水线技术、缓存层次结构（L1/L2/L3）的工作原理，以及内存访问的局部性原理对程序性能的决定性影响。此外，还会介绍现代CPU中并行处理单元（如SIMD、多核异构计算）的设计思想，帮助读者理解指令集架构（ISA）如何影响高级语言的编译结果。 1.3 数字逻辑与信息编码的本质： 超越布尔代数的基础应用，本章探讨信息如何在物理介质中被精确且可靠地存储和传输。内容涵盖纠错码（如汉明码）的设计原理，以及数字信号处理中傅里叶变换在数据压缩与分析中的核心地位。我们将剖析浮点数的IEEE 754标准，揭示其精度限制与在科学计算中的潜在陷阱。 第二部分：系统软件与资源管理的艺术 本部分聚焦于操作系统、编译器和网络协议这些支撑一切应用运行的“基础设施”。 2.1 现代操作系统的内核机制： 本章聚焦于进程管理、内存虚拟化和I/O子系统的深度剖析。我们将详述进程调度算法（如CFS调度器）的公平性与实时性权衡，深入解析页表结构与TLB（转换后援缓冲器）的工作流程，理解缺页中断的代价。此外，还将探讨多线程编程中的并发控制原语（信号量、互斥锁、条件变量），以及如何避免死锁、活锁等并发难题。 2.2 编译原理与高级语言的语义转换： 读者将学习编译器如何将高级语言代码转化为高效的机器码。本章覆盖词法分析、语法分析（LL/LR解析器）的构建过程，并重点讲解中间代码生成、数据流分析和寄存器分配等优化阶段的技术细节。理解这些原理，能帮助开发者写出更接近硬件性能的代码。 2.3 网络通信协议栈的精细结构： 本章不再停留于“输入网址，看到网页”的表面现象，而是深入TCP/IP协议栈的每一层。我们会详尽解析TCP的拥塞控制算法（如BBR、Cubic）、BGP路由协议的自治系统间通信机制，以及DNS解析过程中的多级缓存策略。网络安全部分将涵盖TLS/SSL握手过程的加密协商机制，以及中间人攻击（MITM）的原理与防御。 第三部分：数据科学、人工智能与分布式计算的范式转移 本部分将视角投向当代信息技术的最前沿，探讨大数据处理、学习模型构建与大规模系统协同工作的方法论。 3.1 大数据架构与计算模型的革新： 我们将分析MapReduce范式的局限性，并详细介绍Spark等内存计算框架如何通过RDD/DataFrame抽象实现更高效的迭代计算。本章还会讨论分布式文件系统（如HDFS）的容错机制和数据分块策略，以及流处理技术（如Kafka、Flink）在实时数据管道中的角色。 3.2 机器学习的模型构建与优化： 本章侧重于深度学习的基础数学与实践。内容包括反向传播算法的链式法则应用、梯度下降优化器（Adam、RMSProp）的选择依据，以及正则化技术（Dropout、L1/L2）如何防止模型过拟合。此外，还将探讨卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN/Transformer）在特定任务中的结构优势和计算瓶颈。 3.3 分布式系统的一致性与容错设计： 现代应用几乎都运行在分布式环境中，本章探讨如何保证数据在跨越多个节点的系统中的正确性和可用性。我们将详述CAP理论的权衡取舍，并深入解析Paxos和Raft协议在实现强一致性日志复制中的巧妙设计。理解这些分布式共识算法，是构建高可靠性服务的基石。 总结： 本书面向有志于成为系统架构师、高级软件工程师或科研人员的读者。它提供的是一把钥匙，用于开启数字世界深层次的运作逻辑，强调理论的深度、算法的优雅以及系统设计的健壮性。阅读本书，您将掌握的不再是简单的操作技巧，而是驾驭和创新未来信息技术的思维工具。

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