计算机基础与OBASIC程序设计复习指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:第1版 (2003年1月1日)

作者:陈海斌编

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2003-3

价格:25.60元

装帧:平装

isbn号码:9787040120929

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
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深入探索现代计算思维与编程实践：一本面向未来的技术指南 图书名称：[此处请自行填充一本与“计算机基础与OBASIC程序设计复习指导”内容完全无关的新书名称，例如：《高性能计算中的并行化策略与优化》、《嵌入式系统设计与实时操作系统原理》、《数据科学导论：从理论到PyTorch实践》] 内容简介 本书旨在为对前沿计算技术抱有浓厚兴趣的读者提供一套系统、深入且极具实践指导意义的学习路径。我们聚焦于当前信息技术领域中至关重要的几个核心支柱：高性能计算的架构优化、嵌入式系统的底层原理，以及现代数据科学处理框架的应用。本书完全摒弃了对传统、特定语言（如BASIC）的复习或基础概念的初级讲解，而是直接切入更具挑战性和行业前沿性的知识体系。 第一部分：高性能计算（HPC）中的并行化策略与优化 随着摩尔定律的放缓，单纯依赖提高时钟频率来提升计算速度的时代已经过去。现代科学计算、大规模数据分析和人工智能训练的瓶颈，正日益集中在如何有效地利用多核处理器、众核加速器（如GPU）以及分布式集群上的并行能力。本部分是全书的技术核心，旨在培养读者从“顺序思维”到“并行思维”的根本转变。 1. 现代CPU架构与内存层级分析 我们首先从微观层面剖析现代多核处理器的内部结构。内容涵盖：指令级并行（ILP）、超线程技术（SMT）、缓存一致性协议（如MESI/MOESI）在性能中的决定性作用。重点讲解如何通过程序设计避免缓存未命中（Cache Misses）和伪共享（False Sharing）现象，这些往往是初级并行程序性能低下的主要原因。 2. 共享内存并行编程模型：OpenMP的深度应用 本书不会停留在OpenMP的基本指令层面，而是深入探讨任务调度、数据依赖分析和并行性能度量。我们将详细分析嵌套循环的并行化、循环划分策略（Static, Dynamic, Guided），以及如何利用OpenMP的最新特性（如Team/Thread ID管理、Offloading指令）来精细控制计算任务在CPU核心间的分配。并通过多个复杂的科学计算案例（如有限元分析的某一步骤）展示性能瓶颈的识别与优化过程。 3. 分布式内存并行编程：MPI的健壮实现 对于跨越多个节点的计算任务，消息传递接口（MPI）是不可或缺的。本部分系统梳理了MPI的标准接口，但更侧重于高性能通信原语的选择与优化。内容包括：点对点通信（Send/Recv）与集体通信（Broadcast, Reduce, Allgather）的性能差异；非阻塞通信（Irecv/Isend）的应用场景及其与同步机制的协调；以及如何设计高效的拓扑感知型（Topology-aware）通信模式，以最大化利用InfiniBand等高速互连网络的带宽。我们还将介绍如何使用MPI库内置的性能分析工具来诊断通信延迟问题。 4. GPU异构计算与CUDA编程范式 本章全面转向异构计算领域，聚焦于NVIDIA CUDA平台。内容从CUDA的硬件模型（Grid, Block, Thread层次结构）讲起，重点解析内存模型的层次结构（Global, Shared, Constant, Texture Memory）对性能的巨大影响。读者将学会如何设计高效的内核函数（Kernel），特别是如何通过线程束（Warp）同步和共享内存的巧妙利用来消除内存访问的延迟。高阶主题包括：使用CUDA Streams进行异步操作、动态并行（Dynamic Parallelism）以及如何与Host代码高效地进行数据迁移。 第二部分：嵌入式系统设计与实时操作系统（RTOS）原理 嵌入式系统是连接物理世界与数字世界的桥梁，其对资源受限环境下的实时性、可靠性和低功耗有着极高要求。本部分的目标是揭示现代嵌入式系统背后的操作系统原理和硬件接口技术。 1. 嵌入式微控制器体系结构与资源约束 详细介绍主流的ARM Cortex-M系列处理器的架构特性，包括特权级别、中断向量表（IVT）和总线矩阵结构。重点讨论在资源极其有限的MCU上如何进行内存映射（Memory-Mapped I/O）和直接内存存取（DMA）的配置，以最小化CPU在数据搬运上的开销。 2. 实时操作系统（RTOS）的核心机制 本书深入分析了FreeRTOS/Zephyr等主流RTOS的内部工作原理。内容覆盖任务调度算法（优先级继承、死锁避免机制、时间片轮转）、同步与互斥机制（信号量、互斥锁、事件组）的正确使用与陷阱分析。我们将通过实际代码演示，如何利用RTOS的特性来构建一个对时间要求严格的控制系统。 3. 中断服务程序（ISR）的优化与上下文切换分析 实时性是嵌入式系统的生命线。本章详述了中断的延迟来源，并教授读者如何设计高效、简洁的ISR。关键讨论点在于上下文切换的开销分析，以及如何利用Deferred Interrupt Processing（延迟中断处理）技术，将复杂计算移出ISR，从而保证中断响应的快速性。 第三部分：数据科学导论：从理论到PyTorch实践 本部分完全聚焦于处理大规模数据集和构建复杂机器学习模型的现代框架，特别是深度学习领域。本书避开了传统统计学的冗余介绍，直接面向前沿的计算框架。 1. PyTorch张量计算与自动微分引擎 PyTorch作为当前研究界的主流框架，其核心在于其动态计算图和高效的张量操作。本书详细解释了Tensor的存储布局（Row-major/Column-major）、GPU加速操作的底层实现逻辑。核心内容集中在`autograd`引擎的工作机制：如何通过计算图的构建和反向传播（Backpropagation）自动计算梯度，以及如何通过`torch.no_grad()`等上下文管理器进行性能优化。 2. 深度学习模型构建与优化策略 我们不再教授基础的网络结构，而是深入探讨高级训练技巧。这包括：优化器（AdamW, Lookahead）的选择、学习率调度器的应用（Cosine Annealing, One-Cycle Policy）、正则化技术（Dropout, Weight Decay）在不同模型上的适用性分析。同时，也将介绍模型并行（Model Parallelism）和数据并行（Data Parallelism）在PyTorch中的实现，以应对超大模型的训练需求。 3. 分布式训练：DDP与混合精度训练 对于需要多GPU或多节点协同训练的场景，本书详细介绍了`torch.nn.parallel.DistributedDataParallel (DDP)`的配置与启动流程，以及其内部如何通过All-Reduce操作同步梯度。此外，还将探讨混合精度训练（Mixed Precision Training），即如何安全地利用FP16（半精度浮点数）来加速训练并减少显存占用，同时使用`torch.cuda.amp`来保证数值稳定性。 总结： 本书是一部面向具有一定编程基础，渴望迈入高性能计算、嵌入式实时系统或前沿数据科学领域的专业读者、高年级本科生及研究生的技术参考书。它要求读者具备扎实的逻辑思维能力，并准备好直接面对复杂的系统级和算法级挑战。全书内容聚焦于如何利用现代软硬件特性来解决效率、实时性与规模化这三大核心计算难题。

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这本书的排版和图示质量，极大地影响了我的阅读体验。在理解复杂的逻辑结构或硬件交互图时，清晰的视觉辅助是必不可少的。我特别关注书中对流程图和UML图的使用情况。如果对某个抽象概念的解释过于依赖文字描述，读者很容易感到枯燥和困惑。我期待看到高质量的插图，它们应该能够精确地映射书中所阐述的理论，而不是简单的装饰品。例如，在讲解CPU的工作周期时，一张精细的图示胜过千言万语。再者，对于代码示例的格式化也应有严格要求，字体选择、缩进规范，都体现了作者对读者的尊重。如果能在关键代码块旁配上详细的行内注释，并对复杂语句进行分步解析，那无疑能大大降低初学者的学习曲线，让学习过程更加顺畅愉快。

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翻开这本书的目录，我立刻被其中丰富的内容所吸引。我注意到它似乎将重点放在了编程实践上，这一点对我这个渴望动手的学习者来说，无疑是巨大的福音。我特别关注那些关于算法和数据结构的章节，它们是衡量一个程序员基本功的重要标准。我希望书中对排序算法（如快速排序、归并排序）的讲解，不仅停留在代码实现上，更要深入剖析其时间复杂度和空间复杂度的优劣权衡。此外，对于面向对象编程（OOP）的核心概念，如封装、继承和多态，我期待看到超越教科书定义的、更贴近实际项目开发的案例。例如，如何利用多态性来设计一个灵活的图形界面组件库？如果书中能提供大量的编程练习题，并且附带详尽的解题思路和代码优化建议，那这本书的价值将得到极大的提升。我更希望看到的是，不仅仅是“怎么做”，而是“为什么这样做好”。

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初次接触这类偏向技术实操的书籍，我最担心的就是内容过于陈旧或者脱离现代技术栈。因此，我对本书所选用的编程语言版本和相关库的介绍非常在意。我希望它能紧跟行业前沿，至少能覆盖当前主流的稳定版本。在讲解基础概念时，例如文件I/O操作或者网络编程基础，我希望它能对比不同操作系统（Windows/Linux）下的实现差异，并指出跨平台编程的注意事项。如果书中能够融入一些现代开发工具的使用方法，例如版本控制系统（Git）的基本操作或调试技巧，那就太棒了。这些“软技能”在实际工作中与代码本身同样重要。我希望阅读完这本书后，我不仅能写出能运行的代码，还能写出易于维护、符合规范的代码。这种对工程质量的关注，才是区分入门书籍和优秀参考书的关键所在。

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这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那种简洁中透着专业的气息，让我对它充满了期待。我一直对计算机科学抱有浓厚的兴趣，尤其是在初学阶段，系统而又条理清晰的入门书籍至关重要。我希望这本书能像一位耐心细致的导师，为我揭开计算机世界的神秘面纱。我期待它能涵盖从最基础的硬件原理到软件交互的全面知识体系，而不是仅仅停留在理论的层面。比如，它是否能深入浅出地讲解二进制、十六进制的转换，并与实际的内存结构建立起直观的联系？此外，对于操作系统的工作原理，我希望能看到清晰的流程图和实例分析，而不是晦涩难懂的术语堆砌。如果能在介绍过程中，穿插一些计算机发展史上的里程碑事件和标志性人物，那就更好了，这能帮助我们更好地理解技术演进的脉络。总而言之，我期望这本“引路书”能够为我后续深入学习打下坚实的基础，让我在面对更复杂的概念时，能够有信心去理解和掌握。

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对于一本复习指导性质的书籍来说，其核心价值在于能否有效地帮助学习者查漏补缺，并进行高效的自我检测。我非常看重书末的总结和习题设计。我希望这些习题并非简单的概念性问答，而是能够综合运用多个知识点来解决实际问题的综合题。最好能有不同梯度的题目设计，从基础巩固到挑战思维的难度递增。更重要的是，如果每道题目后面都能提供详细的解析，特别是那些容易混淆的知识点的对比分析，将使这本书成为一个极佳的自测工具。我希望通过这些复习材料，能够准确地定位自己知识体系中的薄弱环节，从而进行针对性的加强。一本真正优秀的复习资料，应该能让读者在合上书本时，对自己的掌握程度有一个清晰且客观的评估。

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