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出版者:科学

作者:曾碧卿，胡绪英主

出品人:

页数:154

译者:

出版时间:2007-8

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787030199447

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 大学教材
• 实验教程
• 高等教育
• 计算机科学
• 信息技术
• 实践教学
• 编程入门
• 数据结构
• 算法基础

计算机科学前沿探索与实践指南 本书内容涵盖： 第一部分：现代计算系统的基石 第一章：信息表示与数字逻辑 本章深入剖析信息在计算机内部的存储与处理方式。我们将从最基础的比特（Bit）和字节（Byte）概念入手，详细阐述二进制、八进制、十六进制等不同数制的转换原理与实际应用。重点介绍定点数和浮点数的标准表示方法（如IEEE 754），使读者理解精度与范围的权衡。随后，我们将进入数字逻辑层面，系统讲解布尔代数的基本运算规则、逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的特性及其组合电路设计，包括半加器、全加器、多路选择器和译码器的构建。在此基础上，我们将探讨时序逻辑电路，如触发器（Flip-Flops）和寄存器的工作原理，为理解CPU内部数据流打下坚实基础。 第二章：计算机体系结构与组织 本章聚焦于现代计算机硬件的核心设计理念。我们将剖析冯·诺依曼和哈佛体系结构的异同及其对现代处理器的影响。详细讲解CPU的组成部分——算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器组的功能与协作。内存层级结构是本章的重点，深入分析寄存器、高速缓存（Cache）的工作机制、多级缓存的命中率优化策略（如写回法、直写回法）以及主存（DRAM）的工作原理。此外，还将介绍指令集架构（ISA）的基本概念，对比RISC与CISC的哲学差异，并探讨流水线技术如何提高指令执行效率，包括数据冒险和控制冒险的解决之道。 第二部分：操作系统：资源管理的核心 第三章：操作系统原理与进程管理 本章全面阐述操作系统的核心职能及其设计哲学。首先界定操作系统的概念、功能和发展历程。重点放在进程与线程的管理上，区分进程与线程的本质区别，并讲解进程控制块（PCB）的数据结构。深入分析进程调度的各种算法，如先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转（Round Robin）以及优先级调度，并从吞吐量、周转时间和响应时间等指标评估其性能。同步与互斥机制是本章的关键，详细讲解信号量（Semaphore）、管程（Monitor）等同步工具，并探讨经典同步问题（如生产者-消费者问题、哲学家进餐问题）的解决方案，以确保并发执行的正确性。 第四章：内存与存储管理 本章探讨操作系统如何高效地管理有限的主存资源。我们将分析内存的逻辑地址和物理地址的映射过程，阐述连续内存分配和非连续内存分配（如分页和分段）的优缺点。虚拟内存是现代操作系统的标志性特征，本章将详尽介绍虚拟内存的概念，以及缺页中断的处理流程。页面置换算法，如先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）、最优算法等，将被进行详尽的比较和性能分析。最后，讨论工作集模型和抖动现象，以及如何通过多级反馈队列等方式优化内存使用效率。 第五章：文件系统与I/O设备管理 本章致力于文件系统的组织与管理。详细介绍文件系统的层次结构（如FAT、Inodes结构）和目录管理方法。讨论文件存储空间的分配策略，包括连续分配、链式分配和索引分配的优劣。文件访问方法，如顺序访问和直接访问，也将被详细阐述。在输入/输出（I/O）管理方面，我们将分析I/O硬件的组成、缓冲管理技术（如单缓冲、双缓冲、循环缓冲）以及中断驱动I/O、DMA（直接内存访问）的工作流程，确保数据传输的高效性与可靠性。 第三部分：网络通信与分布式系统 第六章：计算机网络与协议栈 本章基于TCP/IP五层或七层参考模型，系统介绍网络通信的原理。物理层关注信号的传输介质和编码方式。数据链路层重点讲解MAC地址、差错检测与纠正（如CRC校验）以及介质访问控制协议（如CSMA/CD, CSMA/CA）。网络层是核心，详述IP地址的编址方案（IPv4/IPv6的转换与子网划分），以及路由选择算法（如距离矢量路由和链路状态路由）。传输层则深入解析TCP的可靠数据传输机制（如滑动窗口、拥塞控制、三次握手与四次挥手），以及UDP的无连接特性。 第七章：应用层协议与网络安全基础 本章聚焦于用户直接交互的应用层协议。全面解析万维网的基础——HTTP协议的版本演进（HTTP/1.1到HTTP/3），包括请求/响应的格式、状态码和会话管理。同时，介绍域名系统（DNS）的解析过程、电子邮件协议（SMTP, POP3, IMAP）的工作流程。网络安全部分，讲解对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）的数学原理，阐述数字签名和证书的作用，并概述SSL/TLS握手过程，为构建安全通信奠定基础。 第四部分：数据库系统与数据管理 第八章：关系数据库理论与SQL 本章是数据库系统的核心。从数据模型的角度出发，详细讲解实体-关系（E-R）模型的设计方法，包括实体、属性、联系的表示及其约束。随后，过渡到关系模型，深入剖析关系代数的基本运算（选择、投影、连接等）。本章的重点是结构化查询语言（SQL），不仅涵盖基本的数据定义语言（DDL）和数据操纵语言（DML），还将详细讲解复杂查询的编写，包括多表连接、子查询、视图的创建与管理。 第九章：数据库设计与事务管理 本章关注数据库的规范化设计和事务的正确执行。详细介绍函数依赖的概念，并系统讲解第一范式到第五范式的设计过程，重点剖析BCNF的推导步骤，以消除冗余和异常。事务管理是保证数据一致性的关键，本章会深入探讨事务的ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性），并重点分析并发控制机制，包括锁协议（两阶段封锁2PL）以及多版本并发控制（MVCC）的基本思想。 第五部分：软件工程与编程范式 第十章：软件开发方法与版本控制 本章探讨现代软件工程的基本流程与最佳实践。介绍结构化分析与设计、面向对象分析与设计（UML基础应用）的基本概念。重点讲解敏捷开发方法论（如Scrum的迭代周期和角色划分）的实践价值。版本控制系统是现代协作开发不可或缺的工具，本章将详尽介绍Git的工作原理，包括暂存区、本地仓库、远程仓库的交互，以及分支（Branch）、合并（Merge）和冲突解决的实际操作流程。 第十一章：面向对象编程核心思想（以Python/Java为例） 本章侧重于面向对象编程（OOP）的理论指导与实践应用。深入讲解四大核心特征：封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）、多态（Polymorphism）和抽象（Abstraction）。通过具体的代码示例，阐述类与对象的创建、方法重载与重写。本章还将讨论接口与抽象类的区别，设计模式（如工厂模式、单例模式）在解决常见设计问题中的应用，强调代码的可维护性和可扩展性。 本书特点： 本书旨在提供一个全面、深入且与时俱进的计算科学概览，超越了传统基础教程的范畴，侧重于理解现代计算系统背后的复杂原理，强调从硬件底层逻辑到上层应用协议的完整知识体系构建，并结合现代工业实践中的关键技术（如Git、SQL优化、OOP设计）进行深度讲解。

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这本《大学计算机基础实验教程》真是让人眼前一亮，特别是它在深入浅出地讲解那些看似枯燥的计算机基础概念方面做得非常出色。我记得刚开始接触编程的时候，总觉得那些内存地址、数据结构什么的就像天书一样难懂，但是这本书的作者似乎有着一种魔力，能把复杂的问题拆解成易于理解的小块。比如，在讲解文件系统的原理时，它没有堆砌晦涩的理论术语，而是通过一个生动的“图书馆管理”的比喻，让我瞬间明白了文件是如何被组织、存储和检索的。实验环节的设计也非常人性化，每一个实验都有明确的目标和详细的步骤指导，即使是像我这样动手能力稍弱的读者，也能在尝试中逐渐找到乐趣。最让我欣赏的是，它不仅仅关注“怎么做”，更注重“为什么这么做”。每一个操作背后都有理论支撑，让你在实践中真正理解计算机底层的工作机制，这对于打好未来学习更深层次计算机科学课程的基础至关重要。总的来说，这本书就像一位耐心的导师，在你迷茫时为你指引方向，让你在实践中掌握知识的精髓。

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我是一个偏爱动手实践的学习者，对于那些光说不练的教材总是提不起兴趣。这本书恰好满足了我对实践深度和广度的要求。它的实验项目设计得既有挑战性又不至于让人望而却步。让我印象深刻的是关于数据库基础操作的实验部分，它没有采用传统的增删改查的死板练习，而是构建了一个小型项目场景，要求我们设计数据表、编写复杂的查询语句来满足模拟的业务需求。这种贴近实际工作环境的训练，极大地激发了我对数据库技术的兴趣。更棒的是，每完成一个模块的实验后，都会有一个“思考与拓展”的部分，引导读者去探索更深层次的技术细节或者不同的实现方案，这极大地锻炼了我的批判性思维和自主学习能力。这本书的结构设计非常巧妙，循序渐进，每一步都为下一步做了充分的铺垫，让你在不知不觉中完成了从入门到初步掌握的跨越。对于希望通过大量练习来巩固知识的同学来说，这本书无疑是绝佳的选择。

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这本书带给我的最大收获，是它对计算机科学底层逻辑的深刻揭示，这在很多偏向应用层或工具使用的教材中是难以寻觅的。它成功地将“计算机”这个庞大的体系，还原成了由逻辑门和基本指令构成的实体。例如，在讲解汇编语言基础时，它没有直接跳到复杂的指令集，而是先用非常简化的模型解释了CPU的工作周期，以及栈和寄存器的用途，这使得后续对低级语言的学习变得水到渠成。这种自底向上的教学思路，为后续学习操作系统原理、编译原理等高阶课程打下了极其坚实的基础。我感觉自己不再是仅仅停留在“会用”软件的层面，而是开始理解这些软件是如何在硬件上被执行的。这本书的深度恰到好处，它既能满足初学者对基础操作的需求，又能为那些有志于深入研究计算机系统领域的学生提供足够的理论深度和实践引导。它真是一本能真正提升读者“内功心法”的优秀教程。

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说实话，我之前接触过不少同类型的教材，但大多都停留在理论的堆砌或者仅仅是工具的简单罗列，缺乏与实际应用场景的有效结合。然而，这本《大学计算机基础实验教程》在这方面做得相当扎实。它非常注重培养读者的工程思维和解决问题的能力，而不仅仅是教会你一些死记硬背的知识点。我尤其喜欢它在网络协议部分的处理方式，它没有止步于TCP/IP的七层模型介绍，而是紧密结合抓包工具（比如Wireshark的简化版），让读者亲眼观察数据包的传输过程，感受“握手”、“挥手”的实际情景。这种沉浸式的学习体验，远比单纯阅读文字描述来得深刻和直观。此外，书中对操作系统核心概念的阐述，例如进程与线程的区别，也通过形象的类比和恰到好处的图示得以清晰呈现，让我对这些抽象概念有了更具象化的理解。这本书的价值在于，它成功架起了理论与实践之间的桥梁，让基础知识不再是孤立的知识点，而是融汇贯通的解决问题的工具箱。

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从排版和内容组织来看，这本书的编排可以说是艺术品级别的。许多技术书籍往往因为信息密度过高而显得拥挤不堪，阅读起来非常费力，但这本《大学计算机基础实验教程》在视觉设计上做了大量优化。图文排版清晰、留白得当，关键概念和代码片段都有着明确的区分和高亮处理，使得即使是长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳。特别是那些涉及算法流程和系统架构的插图，绘制得非常精美且逻辑严密，一个复杂的流程图能抵过千言万语的文字解释。另外，这本书的“错误处理与调试”部分也值得称赞。它不仅仅告诉我们代码应该如何写正确，更着重讲解了当代码出错时，应该如何运用系统自带的工具和逻辑去定位和修复问题。这种实战导向的教学方式，真正体现了“授人以渔”的理念。它让我意识到，写出能运行的代码只是第一步，学会让代码健壮、易于维护才是专业能力的体现。

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