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作者:北京中电电子出版社

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价格:38.00元

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isbn号码:9787900229403

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深入探索：现代计算机系统与网络技术的实践指南 书名：现代计算机系统与网络技术的实践指南 内容提要： 本书并非聚焦于特定操作系统或多媒体技术的应用层面，而是旨在为读者构建一个全面、深入且具有前瞻性的现代计算机科学基础框架。我们深入剖析了驱动当今数字世界的底层原理、架构设计以及核心技术栈，内容涵盖了从硬件基础到复杂网络协议栈的完整知识体系。本书特别强调理论与实践的紧密结合，通过详实的案例分析和动手实验，帮助读者掌握解决实际工程问题的能力。 --- 第一部分：计算机体系结构与底层原理 本部分将带领读者穿越计算机硬件的迷宫，理解我们日常使用的计算设备是如何从最基本的电子元件演变而来，并高效执行复杂任务的。 第一章：数字逻辑与处理器设计 本章从布尔代数和逻辑门开始，逐步构建加法器、乘法器等算术逻辑单元（ALU）。重点阐述了指令集架构（ISA）的重要性，对比了复杂指令集计算机（CISC）与精简指令集计算机（RISC）的设计哲学及其对性能的影响。我们将详细分析现代微处理器中的流水线技术、超标量执行、乱序执行以及分支预测机制，揭示现代CPU如何实现指令级并行（ILP）。此外，还将探讨缓存层次结构（L1, L2, L3缓存）的工作原理，包括写策略、命中率优化及其对程序性能的巨大影响。 第二章：内存系统与虚拟化 深入探讨主存储器（RAM）的工作机制，包括DRAM的刷新周期、时序参数以及内存控制器。本书的核心内容之一是虚拟内存的管理。我们将详尽解释分页机制、页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的工作流程，以及操作系统如何利用硬件支持实现进程隔离和内存保护。针对现代服务器和云计算环境，本章还提供了关于内存虚拟化技术（如Intel EPT, AMD RVI）的深入解析，确保读者理解底层硬件如何支持上层虚拟化软件的性能需求。 第三章：存储技术与文件系统 从传统的机械硬盘（HDD）到固态硬盘（SSD）的飞跃，我们分析了不同存储介质的物理特性、性能瓶颈和可靠性指标。重点解析了闪存（NAND Flash）的磨损均衡、垃圾回收（GC）机制，以及NVMe协议在提升存储I/O性能方面的关键作用。在软件层面，我们将剖析主流操作系统中的文件系统结构，如Ext4、NTFS、ZFS等，比较它们的日志机制、数据一致性保证和快照功能。 --- 第二部分：操作系统原理与内核交互 本部分聚焦于操作系统（OS）作为资源管理者的核心职能，深入探究其内部调度、并发控制和系统调用机制。 第四章：进程、线程与并发模型 本章清晰界定了进程与线程的区别，并详细描述了上下文切换的成本和流程。在并发控制方面，我们将详细讲解经典同步原语（互斥锁、信号量、管程）的实现原理，以及如何利用原子操作和内存屏障来编写无锁（Lock-free）或无等待（Wait-free）的高效并发代码。我们将分析现代操作系统的调度算法（如CFS、优先级继承），并探讨死锁的检测与预防策略。 第五章：系统调用与内核交互 理解用户空间程序如何安全、高效地与内核交互是系统编程的关键。本章详细解析了系统调用的机制，包括中断向量表、陷阱（Trap）处理过程以及用户栈到内核栈的转换。我们将以Linux系统为例，分析常见系统调用（如`fork()`、`execve()`、文件I/O）的内核实现路径，并介绍系统级跟踪工具的使用方法。 第六章：安全机制与访问控制 本章探讨操作系统如何抵御恶意攻击。内容涵盖了身份验证与授权机制（如PAM）、强制访问控制（MAC）与自由裁量访问控制（DAC）的差异。我们将深入研究现代OS中的地址空间布局随机化（ASLR）、数据执行保护（DEP/NX位）等内存安全技术，以及如何利用它们来缓解缓冲区溢出等常见漏洞。 --- 第三部分：现代网络架构与协议栈 本部分构建读者对全球互联基础设施的理解，从数据包的封装到服务的可靠传输。 第七章：网络基础与物理层 本章复习并扩展了OSI七层模型和TCP/IP协议簇的知识。重点放在物理层和数据链路层，深入解析以太网帧结构、VLAN的实现原理以及介质访问控制（MAC）机制。我们将分析CSMA/CD和CSMA/CA在不同网络环境下的适用性。 第八章：TCP/IP协议栈的深度剖析 本章是网络部分的核心。对IP协议（IPv4/IPv6）的路由机制、子网划分（CIDR）和地址解析协议（ARP）进行细致讲解。重点分析TCP协议的可靠性保障机制：三次握手、四次挥手、滑动窗口协议、拥塞控制算法（如Reno, CUBIC）以及慢启动的数学模型。UDP的无连接特性及其在特定应用中的优势也将被讨论。 第九章：应用层协议与服务质量（QoS） 解析构建现代互联网应用的基础协议，包括HTTP/1.1、HTTP/2（及HTTP/3的QUIC基础）的工作流程、请求/响应生命周期及连接复用。此外，我们将探讨域名系统（DNS）的层级结构、缓存机制和安全扩展（DNSSEC）。最后，本章将引入网络服务质量（QoS）的概念，讨论流量整形、拥塞避免以及保障实时数据流（如VoIP）体验的关键技术。 --- 第四部分：分布式系统与云计算范式 本部分将视角提升到跨多台机器协作的层面，探讨构建高可用、可扩展服务的核心理论与工程实践。 第十章：分布式系统理论基础 分布式系统的核心挑战在于处理并发、延迟和故障。本章介绍CAP定理的严格定义及其在实际设计选择中的权衡。我们将详细分析一致性模型，从最终一致性到强一致性，并介绍实现分布式事务的经典算法，如两阶段提交（2PC）和三阶段提交（3PC），以及它们在性能上的局限性。 第十一章：共识算法与集群管理 共识是分布式系统的基石。本章将对Raft协议和Paxos协议的原理进行详尽的步骤分解和对比，帮助读者理解它们是如何在存在节点故障的情况下达成一致决策的。随后，我们将介绍现代集群管理工具和容器化技术（如Kubernetes的基础组件），分析它们如何利用底层网络和存储技术来部署和编排服务。 第十二章：高性能编程与I/O模型 本章关注如何在单机和分布式环境中实现极高性能。内容包括同步I/O、异步I/O（AIO）和事件驱动模型（如epoll, kqueue）的原理和适用场景。我们将探讨高性能网络编程库（如Netty、libuv）的设计思想，以及如何利用零拷贝技术、内存映射文件等高级I/O优化手段来最小化系统调用开销。 --- 目标读者： 本书适合计算机科学专业高年级本科生、研究生，以及希望从应用层面深入理解底层技术栈的软件工程师、系统架构师和网络工程师。阅读本书需要具备C/C++语言基础和基础的离散数学知识。 本书特色： 深度与广度兼备： 不仅覆盖了操作系统、网络、体系结构三大支柱，还拓展至现代分布式计算的前沿。 重实践性： 理论讲解后紧随实际的工程案例和代码片段，帮助读者将抽象概念转化为可操作的技能。 面向底层： 避免对高层框架的简单介绍，致力于揭示技术背后的硬件、内核和协议细节。

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这本书的封面设计得非常吸引人，深蓝色的背景配上银色的字体，给人一种专业而又亲切的感觉。拿到手里沉甸甸的，翻开内页，纸张的质感也相当不错，即使用久了也不容易卷边。我本来以为这会是一本枯燥的技术手册，但没想到作者的叙述方式非常生动。他们没有堆砌那些晦涩难懂的专业术语，而是大量运用了生活化的比喻，把复杂的系统底层逻辑讲得清晰易懂。比如，讲解用户账户控制（UAC）时，作者就把它比作是“给家里的贵重物品加上了一道双重锁”，这种描述方式让我这个对技术不太敏感的人也能立刻明白其核心作用。更让我惊喜的是，书中包含了大量高质量的截图和分步指导，每一步都有明确的箭头和高亮标记，跟着操作完全不会迷失方向。特别是对于像我这样喜欢自己动手解决问题的用户来说，这种实践性极强的指导简直是福音。虽然我对Vista系统的某些设计理念一直抱有疑虑，但这本书至少让我对这个操作系统的运行机制有了更深层次的理解，不再是盲目地使用，而是知其所以然。总而言之，这是一本兼具深度和广度，且非常注重用户体验的学习指南。

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这本书的语言风格有一种独特的、近乎于学术讨论的严谨性，但同时又巧妙地避免了僵硬的教条主义。作者在描述操作系统的演进和设计哲学时，总会带入一种反思性的思考，比如探讨多任务处理时，它会对比早期操作系统的局限性，然后阐述Vista的“并行计算模型”是如何尝试解决这些问题的。这种“历史观”的引入，让学习过程不再是单纯地记忆命令和设置，而是在理解技术发展的脉络。阅读过程中，我经常停下来思考，作者是如何在如此庞大的信息量中，提炼出最核心的、最具代表性的知识点进行讲解的。尤其是关于网络共享和家庭组建的部分，它不仅介绍了如何设置，更深入分析了SMB协议在Vista中的具体实现细节，包括加密握手过程，这对于需要搭建安全局域网环境的用户来说，提供了坚实的理论支撑。我敢说，这本书的价值远远超出了一个简单的“操作指南”，它更像是一部关于那个时代操作系统设计思想的精妙解读录。

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这本书的结构编排简直是教科书级别的典范，逻辑链条异常清晰流畅，根本不需要反复跳跃章节去寻找上下文的关联。从最基础的系统安装与初次配置开始，它就非常细致地引导读者，确保每一步都打下坚实的基础。我最欣赏的是它对“多媒体”这一核心概念的解读，作者显然没有将此局限于播放视频或音乐这么简单。书中用了一整章的篇幅详细阐述了Vista在图形处理、音频渲染以及视频编辑方面的底层架构优化，这对我这个业余视频爱好者来说，简直是如获至宝。它解释了Aero Glass界面背后的DirectX架构是如何协同工作，极大地提升了视觉流畅度。而且，书里还非常前瞻性地探讨了硬件加速的重要性，并指导读者如何根据自己的显卡性能来调整系统设置以达到最佳的多媒体输出效果。这种由理论到实践，再由系统架构到应用优化的层层递进，使得学习过程不仅没有丝毫的滞涩感，反而充满了探索的乐趣。读完后，我感觉自己对Vista的性能调优有了一种“外科医生”般的精准把握能力。

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从排版和校对的角度来看，这本书几乎无可挑剔，这对于一本技术类书籍来说至关重要。我翻阅了书中所有关于注册表编辑的部分，每一个键值和对应的数据类型都标注得清清楚楚，没有出现任何因文字错误导致的误操作风险，这极大地增强了读者在进行高风险操作时的信心。最让我感到贴心的是，书的后半部分增加了一个“常见问题与高级故障排除”的附录，这个附录非常实用，它列举了十几个在用户社区中出现频率极高的棘手问题，并给出了官方文档之外的，更具操作性的解决方案。例如，关于Vista系统启动时出现黑屏的某个特定错误代码，书里不仅指出了需要修改的启动配置文件，还解释了为什么这个文件会被错误修改的深层原因。这种售后服务般的细致入微，让阅读体验从开始的“学习”变成了后来的“查阅工具书”般的信赖感。我将这本书放在手边，遇到任何与Vista相关的疑难杂症，都习惯性地先翻阅一下，它的实用价值在实际使用中得到了完美的印证。

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老实说，我对市面上很多声称是“深度解析”的技术书籍都持保留态度，它们往往只是将官方文档做了一番重新包装。然而，这本关于Vista的书籍，明显是投入了巨大的心血去挖掘那些不为人知的“内幕”。我特别留意了关于系统安全模块的章节，它没有停留在描述防火墙和杀毒软件的层面，而是深入剖析了Vista引入的“受保护的媒体路径”（Protected Media Path, PMP）机制是如何从硬件层面保障高清晰度内容的版权安全的。这种对特定技术栈的深入挖掘，让我对微软在那个时代的技术布局有了全新的认识。此外，书中对系统性能瓶颈的诊断工具介绍得尤其到位，不同于泛泛而谈的“任务管理器”，它详细介绍了性能监视器（Performance Monitor）的各种数据计数器，并给出了实际工作中可能遇到的几类典型性能问题的诊断流程图。跟随书中的步骤，我成功排查了我电脑上一个困扰已久的文件读取缓慢问题，那完全是由于一个错误的服务设置导致的，这个问题我以前查了很久的论坛都找不到答案。这份实战经验的积累，远超我预期的价值。

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