计算机硬件技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:李昌武

出品人:

页数:204

译者:

出版时间:2004-2-1

价格:18.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505392694

丛书系列:

图书标签:

• 计算机硬件
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• 计算机组成原理

《现代信息系统架构与性能优化实战》 内容简介 本书深入探讨了构建和管理复杂现代信息系统的核心原理、先进技术与实战经验。它并非聚焦于单一的硬件组件或底层理论，而是从系统整体的视角出发，系统地剖析了从云计算基础设施到应用层性能调优的完整链条。 第一部分：云原生基础设施与虚拟化深度解析 本部分首先超越传统的物理硬件概念，全面阐述了支撑现代应用部署的云原生基础设施模型。我们将详细解析虚拟化技术的演进，不仅限于传统的Hypervisor（如VMware ESXi、KVM）的工作原理，更深入探讨容器化技术（Docker与Kubernetes）在资源隔离、高效部署和弹性伸缩方面的优势与底层机制。内容将涵盖Linux内核的命名空间（Namespaces）和控制组（cgroups）如何实现资源精细化管理，以及Kubernetes调度器（Scheduler）的复杂算法如何决定工作负载的最佳落点。 随后，本书将重点介绍软件定义基础设施（SDI）的概念。这包括软件定义网络（SDN），如OpenFlow协议的应用、Overlay网络（如VXLAN）的封装与解封过程，以及软件定义存储（SDS），例如Ceph、GlusterFS等分布式存储系统的架构、数据一致性维护机制（如Paxos或Raft协议的应用），以及块存储、对象存储和文件存储在云环境下的适用场景与性能瓶颈分析。 第二部分：分布式计算模型与数据处理范式 现代信息系统的核心在于大规模数据的处理与服务的分布式部署。本部分将系统地介绍主流的分布式计算模型。我们将从理论基础出发，讲解CAP理论在实际系统设计中的权衡取舍，以及BASE理论的实际落地。 在数据处理方面，本书将深入剖析大数据处理框架。对于批处理，我们将详述Hadoop生态中的MapReduce编程模型、YARN资源管理器的架构，以及HDFS的NameNode/DataNode协作机制和数据容错策略。对于实时流处理，我们将详细解析Apache Kafka作为高吞吐量消息队列的内部结构（分区、副本、日志段），以及Apache Flink/Spark Streaming的窗口操作、状态管理和精确一次语义的实现方式。 此外，分布式事务处理是构建高可靠系统的关键。我们将对比分析两阶段提交（2PC）、三阶段提交（3PC）的局限性，并详细介绍Saga模式和TCC（Try-Confirm-Cancel）等补偿性事务模型在微服务架构中的应用与挑战。 第三部分：高性能网络协议栈与延迟优化 系统性能的瓶颈往往隐藏在网络通信层。本部分专注于网络协议栈的深度优化。我们将回顾TCP/IP协议族，重点分析TCP拥塞控制算法（如CUBIC、BBR）的工作原理及其对高带宽、高延迟网络的影响。 更进一步，本书将探讨下一代网络技术。这包括QUIC协议的设计理念（解决队头阻塞问题）、HTTP/2和HTTP/3的应用，以及它们如何改善Web应用的加载速度。对于数据中心内部的高速互联，我们将讨论RDMA（Remote Direct Memory Access）技术，剖析InfiniBand和RoCEv2的工作原理，以及如何在数据库和高性能计算（HPC）应用中利用其零拷贝特性实现极低延迟的内存访问。 第四部分：系统级性能分析与故障排查 理论设计必须辅以严谨的性能验证和故障应对。本部分侧重于系统监控、度量与调优。我们将介绍现代可观测性（Observability）的三大支柱：指标（Metrics）、日志（Logs）和追踪（Traces）。内容涵盖Prometheus等时序数据库的工作原理、eBPF技术在内核级事件捕获中的应用，以及分布式追踪系统（如Jaeger/Zipkin）如何帮助定位跨服务调用链中的延迟热点。 在操作系统层面，我们将指导读者如何利用`strace`、`iostat`、`vmstat`等工具，结合内核参数（如`/proc`文件系统），对CPU亲和性、内存页面调度、I/O调度器（如Deadline、MQ-Deadline）进行精细化调整，以适应特定工作负载的需求。 第五部分：面向未来的计算范式 最后，本书展望了信息系统领域的最新趋势。我们将探讨边缘计算（Edge Computing）的架构特点和应用场景，它如何将计算能力推向数据源头。同时，也将涵盖无服务器计算（Serverless/FaaS）的运行模型，包括冷启动优化、资源配额管理，以及它对传统运维模式带来的颠覆性影响。对于特定场景，如机器学习推理服务的加速部署，也将介绍GPU虚拟化和异构计算的集成策略。 总结 《现代信息系统架构与性能优化实战》旨在为系统工程师、架构师和高级开发人员提供一套全面的、基于实践的知识体系。它要求读者具备一定的计算基础，并将这些基础知识整合到构建、部署、运维和优化高性能、高可用、可扩展的现代信息系统的复杂工程实践中。本书的重点是系统间的交互、资源的高效调度以及跨越不同抽象层级的性能瓶颈解决。

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这本书的排版和图文结合达到了一个令人惊叹的水平。在技术书籍中，清晰的视觉辅助至关重要，而这本书在这方面做得极为出色。它摒弃了那种密密麻麻、只有文字的传统理工科风格，转而采用了大量高质量、精心绘制的示意图和流程图。我特别喜欢它对各个接口和插槽的细节展示，那些图示的精确度极高，即便是微小的引脚定义也能看得一清二楚。当我对照着自己的电脑内部进行比对时，书中的图解简直就是一份完美的“寻宝地图”。此外，作者在解释一些概念时，会穿插历史背景或者技术演进的小故事，这使得阅读过程充满了趣味性，仿佛在听一位经验丰富的工程师讲述他的“心路历程”，而不是在啃一本冷冰冰的教科书。这种轻松愉快的阅读体验，让我在不知不觉中就吸收了大量原本可能感到枯燥的技术信息，阅读效率得到了极大的提升。

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这本书的结构安排逻辑性极强，像是一次精心规划的“硬件探索之旅”。它没有按照元件的物理大小来排列章节，而是遵循了信息流动的逻辑顺序，从输入到处理，再到存储和输出，层层递进，自然而然地引导读者构建起一个完整的认知框架。每一章的结尾都会有一个小结，并设置一些引导性的思考题，虽然没有给出标准答案，但这些问题往往能促使读者回顾并内化刚刚学到的知识点，而不是简单地翻过一页就过去了。这种循序渐进的教学设计，让知识的吸收过程更加扎实和持久。对于我这样希望未来能自己动手进行设备升级和故障排查的人来说，这种建立在坚实基础上的理解至关重要。这本书提供的不是临时的技巧，而是一套可以迁移、可以应用的底层知识体系，为我后续深入学习专业领域的知识铺平了宽阔的道路。

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与其他侧重于软件或编程的书籍相比，这本书成功地将硬件的“实体感”和“逻辑性”完美地结合起来。它不仅仅是告诉你某个部件叫什么名字，更重要的是告诉你它“为什么”是这样设计的，以及它在整个计算链条中扮演的不可替代的角色。我尤其欣赏作者在讲解数据传输机制时所采用的类比，例如使用“信息高速公路”来描述总线架构，并清晰地区分了不同速度通道的优先级。这种对底层逻辑的深入浅出，极大地提升了我对计算机系统运行机制的信心。现在，当我听到关于“瓶颈效应”或者“延迟”这样的词汇时，我脑海中立刻能浮现出相应的硬件场景，而不是一片茫然。这本书培养的不是死记硬背的能力，而是一种自上而下、由表及里的系统性思考方法，这是任何技术学习中都极为宝贵的财富。

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我曾经尝试阅读一些更深入的硬件技术书籍，但往往在深入到特定芯片架构或者总线协议时就感到力不从心，不得不放弃。这本书的独特之处在于，它精准地把握了“基础”与“深度”之间的平衡点。它没有过度纠缠于微观的物理层面，而是将重点放在了对系统整体架构的理解和功能层面的把握上。例如，在介绍显卡时，它没有陷入复杂的渲染管线细节，而是清晰地阐释了GPU并行计算的优势以及它在现代应用中的核心地位，并对比了集成显卡和独立显卡的适用场景，这种实用主义的讲解方式非常契合我这种需要快速掌握核心概念的读者。更值得称赞的是，书中对功耗和散热的讨论，这往往是其他入门书籍会忽略但对实际应用至关重要的部分。通过这本书，我终于理解了为什么高性能硬件需要复杂的散热系统，以及如何在组装或选购设备时权衡性能与能耗，这使得我的知识体系变得更加完整和实用，不再是空中楼阁。

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这本书简直是为我这种对电子设备充满好奇心但又缺乏专业知识的人量身定做的。我一直对电脑内部的“骨架”感到好奇，但市面上的很多书籍要么过于理论化，要么就是堆砌着晦涩难懂的专业术语，读起来像是天书。然而，这本书却以一种极其生动、贴近生活的方式，把复杂的硬件概念娓娓道来。作者似乎深谙读者的困惑，总能在关键节点用形象的比喻来解释抽象的原理。比如，讲解CPU的工作原理时，它不是简单地罗列指令集，而是将其比作一个高速运转的工厂车间，形象地描绘了数据流动的路径和处理过程。内存和存储器的区别，也通过生活中的“临时工作台”和“永久仓库”来区分，让人茅塞顿开。特别是关于主板的介绍，它不再是冰冷的电路板，而像是一个复杂的交通枢纽，清晰地展示了各个组件如何协同工作，共同支撑起整个系统的运行。这种叙事方式，极大地降低了入门的门槛，让我这个“小白”也能轻松跟上节奏，享受探索计算机奥秘的乐趣。

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