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出版者:电子工业出版社

作者:牛勇

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2002-4-1

价格:25.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505375482

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 计算机培训
• 编程入门
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• 技能提升
• 自学教材
• 计算机等级考试
• 实训教程

计算机软硬件基础与应用实践指南 本书旨在为广大计算机初学者和希望系统提升自身技能的人士提供一本全面、深入且高度实用的技术入门与实践参考书。它不涉及任何特定教材的框架或内容，而是立足于计算机科学的基础原理，结合当前主流技术趋势，构建一个广阔而扎实的知识体系。 --- 第一部分：计算机科学的基石——原理与结构 本部分将带领读者深入理解计算机系统的核心工作机制，揭开“黑箱”背后的原理。 第一章：信息与数字世界的构建 本章从信息论的基础概念出发，探讨信息如何被量化、编码和存储。内容涵盖二进制、八进制、十六进制的相互转换，以及计算机内部如何使用布尔代数（逻辑门电路）实现复杂的逻辑运算。我们将详细解析不同类型数据（文本、图像、音频、视频）的数字化表示方法，例如ASCII、Unicode编码，像素与位深度的关系，以及音频的采样与量化过程。理解这些底层机制，是后续学习一切软件和硬件技术的前提。 第二章：计算机硬件的宏伟蓝图 本章聚焦于计算机物理组件的功能、设计哲学及其协同工作的方式。 中央处理器（CPU）的精髓： 深入讲解冯·诺依曼架构，解析指令集、流水线技术、超标量执行、多级缓存（L1、L2、L3）的工作原理。探讨影响CPU性能的关键指标，如主频、IPC（每时钟周期指令数）以及多核并行计算的挑战。 存储系统的层次结构： 系统地介绍从寄存器到固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）的存储金字塔。重点分析易失性存储（RAM）和非易失性存储的特性差异，并解释虚拟内存的概念，包括内存分页、交换文件（Swap）以及操作系统如何管理物理内存资源，以优化程序运行效率。 输入/输出（I/O）系统与总线架构： 阐述数据如何在CPU、内存和外部设备之间高效传输。详细介绍PCI Express (PCIe) 总线规范的演变及其对高性能计算（如显卡和高速存储）的影响。同时，探讨中断处理机制和DMA（直接内存访问）技术如何减轻CPU的I/O负担。 第三章：操作系统——数字世界的管理者 本章是连接硬件与应用软件的桥梁。我们将以通用操作系统的核心功能为蓝本，探讨其设计目标和实现技术。 进程与线程管理： 区分进程与线程的概念，讲解进程的生命周期、上下文切换的开销。深入探讨并发与并行，以及多线程编程中常见的同步与互斥问题，介绍互斥锁、信号量、条件变量等同步原语。 文件系统原理： 讲解文件、目录的抽象概念，以及不同文件系统（如FAT32, NTFS, ext4）的内部结构，如索引节点（inode）、超级块（Superblock）和数据块的映射关系。讨论数据持久化、日志记录和数据恢复的基本概念。 安全与用户接口： 简要介绍操作系统的权限管理模型（如DAC、MAC），以及用户界面（命令行界面CLI与图形用户界面GUI）的设计原则。 --- 第二部分：编程思维与软件开发基础 本部分着重于培养结构化的编程思维，并介绍主流编程范式的基础知识。 第四章：算法设计与数据结构的核心 这是任何软件开发人员必须掌握的基础。本章不局限于某一特定语言，而是专注于算法的逻辑和数据结构的效率分析。 基本数据结构详解： 详尽剖析数组、链表（单向、双向、循环）、栈、队列（先进先出、后进先出）的实现及其时间复杂度分析。重点介绍树结构（二叉树、平衡树如AVL/红黑树）、哈希表（散列表）的构建与冲突解决策略，以及图结构的表示方法（邻接矩阵与邻接表）。 核心算法思想： 系统介绍排序算法（冒泡、选择、插入、归并、快速排序）的性能对比。探讨搜索算法（线性搜索与二分搜索）的应用场景。引入递归、分治法、贪心算法和动态规划等高级算法设计范式，并通过经典问题进行演示。 第五章：编程语言范式导论 本章旨在帮助读者建立对不同编程风格的理解，而非仅仅学习语法。 过程式与面向对象编程（OOP）： 深入讲解OOP的三大特性：封装、继承和多态。探讨类、对象、接口的概念，以及构造函数、析构函数在内存管理中的作用。 函数式编程的魅力： 介绍纯函数、高阶函数、不可变性等核心概念。理解函数式编程如何通过减少副作用来提高代码的可维护性和并发安全性。 内存管理机制： 对比静态内存分配、栈内存分配和堆内存分配的机制。探讨手动内存管理（如C/C++中的`malloc`/`free`）与自动垃圾回收机制（如Java、Python中的GC）的优缺点及工作原理。 --- 第三部分：网络通信与现代应用生态 本部分将视角从单机系统扩展到广阔的互联网环境，探讨数据如何在全球范围内流动。 第六章：互联网的骨架——TCP/IP协议栈 理解网络通信的层次化模型是现代IT的必备技能。 OSI参考模型与TCP/IP四层模型： 详细解析每一层的功能，重点关注应用层、传输层、网络层和数据链路层。 IP寻址与路由： 讲解IPv4和IPv6的地址结构、子网划分（Subnetting）的实践，以及路由器如何利用路由表决定数据包的最佳路径。 传输层协议对比： 深入剖析TCP（三次握手、四次挥手、拥塞控制、可靠数据传输机制）与UDP（无连接、高效率）的差异及其适用场景。 应用层协议基础： 概述HTTP/HTTPS的工作流程，包括请求/响应结构、状态码、Cookie/Session的工作方式。简要介绍DNS（域名系统）如何实现域名到IP地址的解析。 第七章：数据库系统与数据持久化 本章侧重于结构化数据存储与查询的技术。 关系型数据库（RDBMS）原理： 介绍关系代数、实体-关系（E-R）模型。深入SQL语言的核心操作，包括数据定义（DDL）、数据操纵（DML）和事务控制（ACID特性：原子性、一致性、隔离性、持久性）。讨论数据库索引（B树/B+树）对查询性能的关键影响。 NoSQL数据库的兴起： 对比关系型数据库与非关系型数据库（如键值存储、文档数据库、列族数据库）的设计哲学差异，理解BASE理论及其在分布式系统中的应用。 第八章：云计算与虚拟化概述 本章提供现代IT基础设施的宏观视角。 虚拟化技术： 解释为什么需要虚拟化，区分全虚拟化、半虚拟化和操作系统级虚拟化（容器）。简要介绍Hypervisor（虚拟机监控程序）的工作模式及其在资源隔离中的作用。 云计算服务模型： 解析IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）的核心区别。探讨公共云、私有云和混合云的部署优势与挑战，为读者未来涉足云原生技术打下概念基础。 --- 本书的特色在于其广泛的覆盖面和对底层逻辑的坚持。我们不提供单一语言的语法手册，而是致力于构建一个强大的、跨领域的计算机科学知识框架，使读者能够灵活地适应技术迭代，无论未来学习哪种具体的技术栈，都能站在更高的维度去理解和解决问题。

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这本书的语言风格，用一个词来形容就是“克制而有力”。它避免了过度煽情或使用花哨的辞藻来吸引读者，而是用一种非常精确、务实的工程语言进行叙述。每一个句子都信息密度极高，没有一句废话。这对于需要快速吸收知识并应用于工作环境的读者来说，是最高的效率体现。我发现，即便是对于一些复杂的并发控制或内存管理机制的描述，作者也保持了令人钦佩的清晰度。他似乎有一种魔力，能将晦涩难懂的技术点，拆解成一系列可以被大脑轻松消化的步骤。举个例子，在阐述操作系统内核调度算法时，作者使用了类比的手法，将进程比作流水线上的工人，这种生活化的比喻，瞬间拉近了读者与硬核知识之间的距离。这种朴实无华却又极度精准的文字功底，使得本书在众多技术书籍中脱颖而出，成为一本可以被反复研读、常翻常新的“工具书”。

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这本书的深度和广度都令人印象深刻，它绝非市面上那种浅尝辄止的入门读物。作者显然拥有深厚的行业经验，能够将理论与前沿技术紧密结合。我特别关注了其中关于系统设计和性能优化的章节，那里的论述之精辟，远超我的预期。作者没有停留在教科书式的定义上，而是深入剖析了各种设计模式背后的权衡取舍（Trade-offs），详细分析了为什么在特定场景下应该选择A而不是B，这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，极大地拓宽了我的技术视野。书中引用的参考资料和脚注也显得非常严谨，透露出作者在撰写过程中做了大量的背景调研和知识储备，这为内容的权威性提供了坚实的支撑。读到后面，我甚至感觉像是在跟随一位经验丰富的高级工程师进行深度技术交流，而不是单纯地阅读一本教材。对于希望从“会用”跨越到“精通”的读者来说，这本书提供了宝贵的、经过实践检验的思维框架。

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这本书的排版真是让人眼前一亮，封面设计简洁大气，内页的字体选择和行距都非常考究，阅读起来一点也不费力。我尤其欣赏作者在结构上的安排，从基础概念的引入到复杂算法的剖析，逻辑链条清晰流畅，每一步都像是有人在旁边耐心引导。比如，在讲解数据结构的部分，作者不仅仅罗列了各种结构及其操作，还穿插了大量的实际应用案例，这让抽象的理论瞬间变得具象化，我能清晰地感受到这些知识在实际工程中的价值。书中的插图和图表绘制得非常专业，准确地解释了那些文字难以描述的复杂流程，这一点对于初学者来说简直是福音。翻阅全书，能感受到作者对教学方法论的深刻理解，他似乎深知学习者在哪个环节容易产生困惑，并提前设置了“陷阱排除”环节，比如在特定章节后设置的“自测与反思”部分，既检验了学习效果，又起到了巩固知识的作用。整体而言，这是一本在视觉体验和内容组织上都达到了很高水准的教材，极大地提升了我的学习兴趣和效率。

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这本书的配套资源和学习支持系统构建得非常完善，这让整个学习体验超越了单纯阅读的范畴。我留意到书后附带的资源索引非常详尽，不仅列出了推荐的延伸阅读材料，还指向了作者维护的代码仓库和在线讨论区。这表明作者对读者的学习旅程是持续负责的，而不是写完书就大功告成。我尝试下载和运行了书中示例代码，发现代码质量极高，注释清晰，并且在不同的编译环境下都能稳定运行，这在很多技术书中是很难得的——很多时候，书中的代码往往因为环境更新而失效。这种对细节的极致追求，体现了作者对技术严谨性的尊重。此外，作者在某些关键概念后留下的“思考题”，设计得非常巧妙，它们不是简单的记忆测试，而是引导读者去探索不同解决方案的优劣，真正培养了独立解决问题的能力。总而言之，这本书提供了一个完整的、闭环的学习生态系统，极大地提升了学习的沉浸感和最终的知识掌握度。

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坦白说，初接触这类综合性的技术书籍时，我总是担心内容会过于陈旧或者对某些热点领域有所缺失。然而，这本书的编排展现出了一种令人惊喜的与时俱进。特别是关于现代开发范式和云计算基础知识的介绍，处理得非常到位。作者并没有花费大量篇幅去介绍那些已经被淘汰的过时技术，而是将重点放在了那些具有长期生命力和普遍适用性的核心理念上，同时巧妙地融入了对新兴架构风格的讨论。例如，它对微服务治理和容器化技术的介绍，既有理论基础的铺垫，又有工具链选型的实用建议，这对于想跟上行业步伐的专业人士来说，价值巨大。这种平衡感非常难得——既要保证基础知识的扎实，又不能落后于技术发展的浪潮。阅读过程中，我数次停下来，将书中的概念与我最近参与的项目经验进行对照，发现很多过去感觉模糊的地方，在书中的逻辑梳理后豁然开朗，证明了其内容的实战价值和前瞻性。

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