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出版者:

作者:一线工作窒

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:2007-6

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787900428899

丛书系列:

图书标签:

• 电脑入门
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《数字世界的奇妙之旅：现代生活中的计算思维与应用》 书籍信息： 书名： 数字世界的奇妙之旅：现代生活中的计算思维与应用 作者： [此处留空，或使用化名以增强真实性，例如：技术探索小组] 出版社： [此处留空，或使用虚构出版社名，例如：新视野科技出版社] 装帧/页数： 精装/约 480 页 (含丰富图表与案例分析) ISBN： [此处留空，或使用虚构ISBN] --- 导言：我们如何看待“电脑”？ 在日常生活的肌理中，计算机——无论是您口袋里的智能手机、家中的智能电视，还是办公室里的服务器——已经超越了单纯的“工具”范畴，成为我们感知、交互和重塑世界的基础设施。然而，许多人对这个强大系统的认识，依然停留在表面的操作层面，如同只会驾驶汽车却不理解内燃机原理的司机。 《数字世界的奇妙之旅》的目的，并非教导读者如何安装操作系统或设置Wi-Fi密码。本书旨在带领读者进行一场深入浅出的“幕后探索”，揭示驱动我们数字生活的核心原理、逻辑结构以及潜在的应用前景。我们关注的焦点是计算思维（Computational Thinking），即如何用计算机科学家解决问题的思维模式来分析和解决现实世界中的复杂问题。 本书的目标读者是所有对技术底层逻辑抱有好奇心的人士——无论是希望深化自我认知的职场人士、对未来科技趋势感兴趣的政策制定者，还是希望为孩子构建坚实技术基础的教育者。 --- 第一部分：从比特到思维——计算的基石与抽象艺术 本部分将系统地梳理支撑整个数字文明的逻辑与物理基础，为后续深入应用打下坚实的理论框架。 第一章：二进制的优雅：信息的终极压缩 我们将彻底剖析信息的最小单元——比特（Bit）和字节（Byte）。这不是枯燥的数字转换，而是关于“是/非”、“开/关”这种二元对立如何构建出无限复杂的世界。 信息论的初步接触： 探讨香农的熵（Entropy）如何量化信息的不确定性，以及这种理论如何指导数据压缩的极限。 编码的魔力： 深入 ASCII、Unicode 的演变，理解字符如何转化为可在机器上传输的序列，以及表情符号（Emoji）在编码层面的“复兴”。 布尔代数与逻辑门： 用清晰的图示讲解 AND、OR、NOT 门如何组合成加法器、乘法器，最终构建出 CPU 的核心算术逻辑单元（ALU）。我们讨论的是逻辑的几何学而非电路学。 第二章：硬件的交响：从硅晶到并行处理 本章将介绍驱动现代计算的物理载体，重点在于理解现代处理器架构的演进及其对性能的实际影响。 摩尔定律的边界与超越： 探讨晶体管尺寸极限下的新材料、新结构（如 FinFET 架构），以及我们如何通过“堆叠”而非“缩小”来延续性能提升。 指令集架构（ISA）的战争： 比较 RISC（精简指令集）与 CISC（复杂指令集）的设计哲学，分析 x86 与 ARM 架构在移动和服务器领域的不同统治地位。 并行性的必然： 深入理解多核、超线程（Hyper-Threading）的原理，并探讨 GPU（图形处理器）如何从图形渲染工具转变为深度学习的“主力军”，这源于其天生的并行处理能力。 第三章：程序的灵魂：算法的结构与效率 算法是计算思维的核心体现。本章专注于如何设计高效、可靠的解决方案，并评估其性能。 时间与空间复杂度（Big O 表示法）： 以生活中的排队、查找书籍等场景为例，形象化地解释 $O(n^2)$ 和 $O(n log n)$ 的区别，强调“渐近分析”的重要性。 经典算法的优雅： 分析排序（快速排序、归并排序）和搜索（二分查找）的内部机制，理解它们在不同数据集上的优劣。 递归与迭代的辩证： 阐述递归的简洁性背后的开销，以及如何通过尾递归优化或迭代方式实现等效操作。 --- 第二部分：软件的生态——从底层到应用层面的结构 如果硬件是身体，那么软件就是思想和行为。本部分将揭示支撑应用程序运行的操作系统、网络协议和编程范式。 第四章：操作系统的艺术：资源的管理与调度 操作系统（OS）是硬件与应用之间的“幕后管理者”。本章将聚焦于其核心职责。 进程与线程的生命周期： 详细解析一个程序启动到结束的完整路径，区分进程间通信（IPC）和线程同步的必要性。 内存管理的沙盘游戏： 讲解虚拟内存、分页（Paging）和分段（Segmentation）如何欺骗程序，使其认为自己独享了大量内存，以及缺页中断（Page Fault）的处理流程。 调度策略的权衡： 探讨先到先服务、时间片轮转、优先级调度等策略，分析它们在实时系统和通用系统中的适用性。 第五章：互联世界的骨架：网络协议栈的深度解析 互联网的稳健运行依赖于一套精妙的分层协议。本书将自底向上解构 TCP/IP 协议栈。 物理层与数据链路层： 简述以太网帧的结构，以及 MAC 地址如何实现局域网内的寻址。 IP 的路由哲学： 深入理解 IP 地址的层级结构（子网划分）以及路由器如何基于目标地址做出转发决策。 TCP 的可靠性保证： 详细解析三次握手、四次挥手以及滑动窗口机制，理解这些机制如何确保数据流的有序和完整，即使在不可靠的网络中也是如此。 应用层协议： 探究 HTTP/2 和 HTTPS 的设计革新，理解它们如何解决早期 Web 协议的性能瓶颈。 第六章：数据结构的抽象：组织信息的方式 数据结构是决定程序性能的另一关键因素。我们关注结构的选择如何影响操作的效率。 线性结构的精进： 链表、栈、队列的实际应用场景分析，特别是在缓冲区管理中的角色。 树与图的遍历艺术： 重点分析二叉搜索树（BST）、B 树（数据库索引基础）和哈希表（Hash Table）的插入、查找效率，以及图论在路径优化中的基础应用。 从结构到抽象： 讨论面向对象编程（OOP）中的封装、继承和多态，以及它们在数据结构抽象化中的作用。 --- 第三部分：计算的未来与伦理边界 技术进步永不止步。本部分将展望前沿计算领域的发展趋势，并探讨技术应用背后的社会责任。 第七章：走向智能：机器学习的逻辑推导 本章将去神秘化“人工智能”，侧重于其核心的数学和统计学基础，而不是华丽的演示界面。 从统计学到模型： 区分监督学习、无监督学习与强化学习的基本框架。 神经网络的层级结构： 解释神经元、激活函数、损失函数和反向传播（Backpropagation）的数学意义，理解模型是如何“学习”的。 大模型的涌现能力： 讨论参数规模的增长如何导致模型能力的非线性提升，以及这对于信息获取方式的颠覆性影响。 第八章：超越冯·诺依曼：下一代计算范式 我们审视当前计算架构的局限，并探索可能颠覆现有计算模式的新技术。 量子计算的原理与挑战： 解释叠加态（Superposition）和量子纠缠（Entanglement）的奇特特性，以及 Shor 算法对现有加密体系的潜在威胁。 分布式与边缘计算： 分析云计算模式下的数据延迟问题，并阐述将计算能力推向数据源头（边缘）的必要性。 安全计算的堡垒： 探讨同态加密（Homomorphic Encryption）等技术，如何在不解密数据的前提下进行计算，保障隐私安全。 结语：成为数字世界的“架构师” 《数字世界的奇妙之旅》旨在培养读者从“使用者”升级为“理解者”和“设计者”的心态。掌握这些核心概念，意味着您不仅能更好地使用工具，更能洞察技术演进的方向，参与到下一轮数字变革的构建之中。理解了“为什么”和“如何实现”，您手中的任何数字设备都将不再是黑箱，而是充满逻辑美感的构造。 --- 本书特点： 1. 重逻辑，轻操作： 避免冗余的软件操作指南，专注于底层原理和思维模型的构建。 2. 跨学科融合： 巧妙融合了数学、物理学、逻辑学等知识点，构建全面的知识图谱。 3. 现实案例驱动： 每个抽象概念都配有现代技术（如云计算、区块链、AI 决策）中的真实应用案例进行解释。 4. 深度与广度兼顾： 既有对基础协议的透彻解析，也有对未来计算前沿的审慎展望。 您准备好揭开数字世界的面纱了吗？

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