计算机组装与维护 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电

作者:陈浩

出品人:

页数:217

译者:

出版时间:2006-10

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787115144690

丛书系列:

图书标签:

• 计算机硬件
• 组装
• 维修
• 维护
• 电脑
• DIY
• 硬件
• 故障排除
• 升级
• 技术

探寻数字世界的深度奥秘：系统架构与前沿计算技术 导言：超越硬件表象，直抵数字生命的核心 在信息技术日新月异的今天，我们对计算机的理解早已不再局限于“组装”与“维护”这些基础层面。本书旨在带领读者深入一个更宏大、更具前瞻性的领域——系统架构的精妙设计与前沿计算技术的深度探索。我们不再满足于将元器件简单地连接起来，而是致力于理解构成现代信息世界的底层逻辑、复杂交互机制以及未来发展的驱动力。 本书聚焦于那些决定计算效能上限、驱动行业革新的核心概念与实践，内容涵盖了从指令集架构的哲学思辨到分布式系统的工程实践，再到量子计算的理论前沿。我们相信，真正的“维护”和“优化”，源于对系统深层原理的透彻掌握。 --- 第一部分：深度系统架构与指令集哲学（The Deep Architecture & Instruction Set Philosophy） 本部分将彻底解构现代处理器的黑箱，探究硬件与软件交互的最基本协议——指令集架构（ISA）。 第一章：超越冯·诺依曼瓶颈：新一代处理器设计范式 精简指令集（RISC）与复杂指令集（CISC）的深层对比与融合趋势： 不仅仅是指令数量的差异，更在于设计哲学对流水线深度、功耗控制和编译优化的影响。深入分析ARM、x86-64架构在不同应用场景下的权衡艺术。 乱序执行（OoOE）与分支预测的工程细节： 剖析现代CPU如何通过复杂的猜测机制（如BTB, GShare）来隐藏内存延迟，以及这些机制在面对高度不可预测代码流时的局限性与安全隐患（如Spectre/Meltdown的根源）。 并行化策略的演进： 从单核到多核，再到众核（Many-Core）设计。探讨SIMD（单指令多数据）扩展（如AVX-512）如何彻底改变高性能计算（HPC）的编程模型，以及向量化对算法设计提出的新要求。 异构计算单元的集成： GPU（图形处理器）作为通用计算加速器（GPGPU）的角色转变，CUDA/OpenCL编程模型的底层原理，以及FPGA（现场可编程门阵列）在特定领域（如网络加速、低延迟交易）的定制化优势。 第二章：内存的层级结构与数据流管理 缓存一致性协议的复杂性： MESI、MOESI等协议在多处理器系统中的作用，以及如何通过内存屏障（Memory Barriers）来保证并发操作的可见性与顺序性。 虚拟内存与地址翻译机制： TLB（转换后援缓冲器）的工作原理、页表结构及其在安全隔离中的核心地位。讨论大页（Huge Pages）对HPC应用性能的影响。 非易失性内存（NVM）的挑战与机遇： 深入研究3D XPoint（Optane）等技术如何模糊了内存与存储的界限，以及这对操作系统内核如何管理持久性数据提出了新的挑战。 --- 第二部分：大规模分布式系统与云原生范式（Large-Scale Distributed Systems & Cloud Native Paradigms） 现代应用运行在庞大的集群之上。本部分聚焦于如何设计、部署和维护这些跨越物理界限的复杂系统。 第三章：分布式一致性理论与容错机制 CAP定理的再审视与实践应用： 在实际的分布式数据库（如Cassandra, CockroachDB）中，如何动态地在一致性、可用性和分区容忍性之间进行权衡。 共识算法的工程实现： 深度解析Raft和Paxos算法的选主、日志复制和成员变更过程。理解它们在ZooKeeper、etcd等关键基础设施中的核心作用。 故障检测与隔离策略： 心跳机制、Gossip协议的应用，以及隔离故障节点以防止级联失效（Cascading Failures）的设计模式。 第四章：容器化、编排与服务网格 操作系统级虚拟化：Cgroups与Namespaces的内核视角： 探究Docker/LXC等容器技术如何通过内核特性实现资源隔离与进程限制，而非传统的硬件虚拟化。 Kubernetes的控制平面深入解析： API Server、Controller Manager、Scheduler和etcd之间的协同工作机制。重点分析调度器如何根据资源请求、污点/容忍度（Taints/Tolerations）和亲和性规则做出决策。 服务网格（Service Mesh）的架构演进： Istio/Linkerd等工具如何通过Sidecar代理模式，将流量管理、安全加密（mTLS）和可观测性从应用代码中解耦出来，实现系统的透明化治理。 --- 第三部分：前沿计算模型与新兴技术（Frontier Computing Models & Emerging Technologies） 超越传统图灵机模型的限制，探索下一代计算的潜能。 第五章：高性能计算与并行编程模型 大规模数据并行处理： Spark、Hadoop生态系统在数据倾斜（Data Skew）和容错重计算方面的优化策略。理解Shuffle操作的性能瓶颈与优化方向。 GPU计算的高级抽象： 深入OpenACC、oneAPI等更高级别的编程模型，探讨如何编写能有效利用GPU层次化内存结构的算法（如Tiling）。 高性能网络协议： RDMA（远端直接内存访问）在HPC集群中的关键性，以及InfiniBand/RoCE协议如何绕过操作系统内核，实现零拷贝通信。 第六章：量子计算基础与信息论边界 量子比特（Qubit）的物理实现与退相干问题： 概述超导、离子阱、拓扑量子计算等主流技术路线的优劣，以及它们面临的工程化挑战。 核心量子算法剖析： 深入理解Shor算法（因子分解）和Grover算法（搜索）的量子优势来源，以及它们对现代密码学构成的潜在颠覆。 后量子密码学（PQC）的准备工作： 介绍格基密码、哈希签名等抵抗量子攻击的新型加密方案，以及它们在现有公钥基础设施中的部署难题。 --- 结语：迈向自适应的智能基础设施 本书提供了一套完整的知识框架，旨在培养读者从底层硬件特性到宏观系统设计的全景视野。我们关注的重点是如何通过精密的架构设计和前沿的计算范式，来解决当今世界面临的复杂计算挑战，构建更高效、更可靠、更智能的数字基础设施。掌握这些深度知识，才能真正驾驭下一代技术的浪潮。

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