公安学计算机基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:周国民//李民强

出品人:

页数:401

译者:

出版时间:2009-1

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787113095437

丛书系列:

图书标签:

• 公安学
• 计算机基础
• 网络安全
• 信息技术
• 执法
• 刑侦
• 数据分析
• 信息安全
• 警务信息化
• 计算机应用

图书简介：深入浅出掌握计算机核心技术 书名： 计算机系统原理与应用实践 作者： 资深技术专家团队 出版社： 科技之光出版社 ISBN： 978-7-5086-XXXX-X --- 卷首语：解码数字世界的底层逻辑 在信息技术飞速发展的今天，计算机已不再是单纯的工具，而是重塑社会结构、驱动经济发展的核心引擎。无论是软件开发、数据分析，还是人工智能、网络安全，其背后都离不开坚实的计算机基础知识。然而，许多入门书籍往往流于表面，或过于晦涩难懂。本书《计算机系统原理与应用实践》旨在弥合理论与实践之间的鸿沟，为渴望透彻理解计算机底层运作机制的读者提供一套系统、深入且实用的学习路径。我们相信，掌握了底层原理，才能在技术的海洋中自由航行。 第一部分：计算机体系结构的基石 本部分是全书的理论核心，旨在构建读者对现代计算机硬件和软件交互方式的全面认知。 第一章：冯·诺依曼架构的演进与局限 本章首先回顾了计算机科学的奠基石——冯·诺依曼体系结构，详细阐述了其存储程序概念、五大基本部件（控制器、运算器、存储器、输入/输出设备）的工作流程及数据流。随后，深入剖析了该架构在面对多核、并行计算和能效比挑战时的固有局限性。我们通过实例对比了经典机型与现代高性能计算（HPC）架构的区别，为后续学习超越传统模型的计算机系统打下基础。 第二章：二进制世界的数据表示与运算 数字世界的语言是二进制。本章从最基础的位（Bit）和字节（Byte）讲起，系统地讲解了定点数和浮点数的表示标准（IEEE 754）。读者将学习如何使用补码进行高效的整数运算，理解溢出产生的条件，并掌握逻辑运算（与、或、非、异或）在硬件控制中的核心作用。此外，本章还涵盖了字符编码（如ASCII、Unicode）的演进及其在多语言环境下的兼容性问题。 第三章：CPU设计与指令集架构（ISA） CPU是计算机的“大脑”。本章聚焦于现代处理器的核心设计哲学。我们详细解析了指令集架构（ISA）的概念，对比了复杂指令集计算机（CISC，如x86）与精简指令集计算机（RISC，如ARM、RISC-V）的优劣。内容深入到流水线技术、超标量执行、分支预测等提高CPU并行度和效率的关键技术。通过对不同架构指令集特性的分析，读者将能理解软件性能为何会受到底层硬件选择的影响。 第四章：存储层次结构与内存管理 理解数据访问的速度差异，是优化程序性能的关键。本章构建了完整的存储金字塔模型，从寄存器、高速缓存（Cache L1/L2/L3）、主存（DRAM）到大容量存储（SSD/HDD）。重点讲解了Cache的工作原理，包括地址映射、替换策略（如LRU）和写回/写穿策略。在内存管理方面，深入探讨了虚拟内存的概念，分页、分段机制，以及操作系统如何通过TLB（Translation Lookaside Buffer）加速地址转换过程。 第二部分：操作系统：连接硬件与应用程序的桥梁 操作系统是管理硬件资源、提供用户接口和运行应用程序的复杂软件系统。本部分致力于揭示操作系统的内部机制。 第五章：进程与线程：并发执行的艺术 本章清晰界定了进程（Process）和线程（Thread）的概念及其区别。我们详尽分析了进程的生命周期、上下文切换的开销，以及线程在多核环境下的优势。重点讨论了并发编程中的同步与互斥问题，涵盖了信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、管程（Monitor）等经典同步原语的实现原理与适用场景。 第六章：内存与地址空间管理 操作系统如何为成千上万的程序提供独立的、一致的地址空间？本章深入解析了操作系统内核如何管理物理内存和虚拟内存的映射。我们将详细介绍内存分配算法（如首次适应、最佳适应），以及碎片整理的必要性。对于虚拟内存的页面置换算法（如FIFO、OPT、Clock算法），我们将提供详细的模拟案例，帮助读者理解系统性能是如何被内存压力所影响的。 第七章：文件系统与I/O子系统 文件系统是用户与持久化存储交互的界面。本章介绍了不同类型文件系统的结构（如FAT、NTFS、Ext4），重点剖析了目录结构、inode机制、数据块的组织与分配策略。此外，本部分还涵盖了I/O操作的原理，包括中断驱动I/O、缓冲I/O以及DMA（直接内存访问）技术，解释了为何I/O操作通常是程序的性能瓶颈之一。 第八章：系统调用与内核态/用户态的交互 操作系统安全和稳定性的基础在于权限隔离。本章详细阐述了用户模式（User Mode）和内核模式（Kernel Mode）的切换机制。我们将深入解析系统调用（System Call）的接口层，解释应用程序如何通过封装好的API请求内核服务，以及系统如何保证内核代码的执行安全和数据隔离。 第三部分：网络通信与安全基础 现代应用严重依赖网络。本部分将网络协议栈视为一个分层的系统结构进行剖析。 第九章：TCP/IP协议栈的深度解析 本章是网络通信的基础。我们不仅介绍OSI七层模型和TCP/IP四层模型，更侧重于核心协议的实现细节：IP协议的数据包结构与路由机制，ARP协议的地址解析，以及TCP协议如何保证可靠性（三次握手、四次挥手、滑动窗口、拥塞控制算法如Tahoe和Reno）。读者将能从数据包的视角理解网络延迟和丢包的根本原因。 第十章：应用层协议与Socket编程模型 聚焦于应用层，本章详细解析了HTTP/1.1、DNS等关键协议的工作流程。随后，转向实践，系统讲解了Socket编程接口（API），涵盖TCP和UDP套接字的创建、绑定、监听与连接过程。通过C/C++语言示例，读者将能亲手构建一个基础的客户端/服务器模型，理解数据如何在操作系统网络缓冲区中流动。 第十一章：信息安全基础与密码学入门 本章介绍信息安全的基本概念，包括CIA三元组（保密性、完整性、可用性）。内容涵盖了对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）的工作原理，哈希函数在数据校验和数字签名中的应用。重点讨论了公钥基础设施（PKI）和TLS/SSL握手过程，为理解现代Web安全打下基础。 第四部分：编译、链接与程序执行的生命周期 本部分将视角转向应用程序本身，追踪代码从源代码到最终可执行文件的全过程。 第十二章：编译器的结构与中间代码生成 本章剖析了高级语言（如C/C++）代码如何转化为机器可执行的指令。内容涵盖词法分析、语法分析（如LL、LR解析器）、语义分析和代码优化等编译器的核心阶段。重点分析了中间表示（IR）的意义及其在跨平台编译中的作用。 第十三章：汇编语言基础与机器码的映射 为了真正理解程序在CPU上的运行，必须了解汇编语言。本章以主流架构（如x86-64或ARM）为例，介绍常用指令集（数据传送、算术运算、控制转移）。我们将演示如何将简单的C代码反汇编，追踪寄存器和栈的变化，从而建立起高级语言与底层机器指令之间的直接联系。 第十四章：链接器与加载器的工作原理 一个程序由多个编译单元和外部库组成。本章详述了静态链接器和动态链接器（Loader）的角色。读者将理解目标文件格式（如ELF或PE）、符号解析、地址重定位的流程。特别是对动态链接库（DLL/SO）的加载机制、延迟绑定（Lazy Binding）的优化，提供了深入的实践洞察。 结语：迈向专业化的技术视野 《计算机系统原理与应用实践》的设计理念是“打通任督二脉”。我们避免了对特定应用（如Web开发框架或具体的编程语言特性）的纠缠，而是专注于那些跨越所有技术领域、永不过时的底层原理。掌握这些知识，读者将能更高效地学习新技术，深入理解性能瓶颈，并具备诊断复杂系统故障的思维框架。本书是面向所有希望从“使用者”转变为“设计者”和“优化者”的技术人员的必备参考。 --- 目标读者： 计算机科学、软件工程、信息安全、电子工程等专业学生，以及有志于深入理解计算机底层原理的软件工程师、系统架构师和技术爱好者。 学习成果： 读者将能够独立分析和设计基于现代体系结构的软件，理解操作系统和网络协议的实现细节，并能阅读和理解机器码层面的程序行为。

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