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出版者:中国水利水电出版社

作者:唐伟奇 编

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2004-8

价格:27.00元

装帧:平装

isbn号码:9787508421322

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 计算机文化
• 信息技术
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• 高等教育
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• 信息社会
• 知识普及

数字时代的基石：深入理解信息技术与计算思维 图书名称： 数字时代的基石：深入理解信息技术与计算思维 内容概要： 本书旨在为读者构建一个全面、深入且实用的信息技术知识体系，并着重培养读者的计算思维能力，以适应快速发展的数字社会。我们不局限于计算机硬件或操作系统的基础操作层面，而是将视角提升至信息世界的底层逻辑、数据处理的艺术以及软件应用的思维框架。全书内容紧密围绕“理解信息本质”、“掌握现代工具”、“培养逻辑构建能力”这三大核心支柱展开。 第一部分：信息世界的底层逻辑——从比特到知识的构建 本部分致力于揭示信息是如何被存储、处理和传输的，这是理解一切现代计算技术的基础。 第一章：比特与编码的奥秘 本章深入探讨信息的最小单位——比特（Bit）的物理实现与逻辑意义。我们不会停留在“0和1”的简单描述上，而是解析不同进制系统（二进制、八进制、十六进制）在计算中的必要性与相互转换的原理。重点解析字符编码标准（如ASCII、Unicode的演进）如何将抽象的文字符号转化为机器可识别的序列。此外，我们将探讨信息的度量衡，例如字节（Byte）、千字节到TB、PB级别的演进，以及在数据传输速率（bps）和存储容量之间的区别与联系。 第二章：计算机硬件的结构与协同 超越简单的“CPU、内存、硬盘”罗列，本章侧重于这些核心组件如何协同工作以实现高效计算。深入解析中央处理器（CPU）的结构，包括控制单元、算术逻辑单元（ALU）和寄存器的作用，并介绍指令集架构（ISA）对程序执行流程的决定性影响。内存系统将从物理层面（DRAM的刷新机制）剖析到逻辑层面（缓存、虚拟内存），阐明主存与CPU之间的数据交换策略如何影响程序性能。输入/输出（I/O）系统则不再是外设的堆砌，而是聚焦于总线架构、中断处理机制，以及I/O设备如何与操作系统进行高效交互。 第三章：操作系统：数字世界的管理者 操作系统被视为连接硬件与应用软件的桥梁。本章详细剖析操作系统的核心职能：进程管理、线程调度（深入比较先来先服务、时间片轮转、优先级调度等算法的优劣）、内存管理（分页与分段机制的实际应用）以及文件系统（如FAT、NTFS、Ext4的关键区别与数据恢复逻辑）。我们还将探讨现代操作系统中的并发与同步问题，以及如何利用锁、信号量等机制确保多任务环境下的数据一致性。 第二部分：数据处理的艺术——算法、结构与效率 本部分是通往高级计算思维的桥梁，强调如何设计出高效、可靠的数据处理方案。 第四章：算法设计与复杂度分析 算法是解决问题的蓝图。本章从严谨的数学角度定义什么是算法，并系统性地介绍核心设计范式，如分治法（以快速排序为例）、贪心算法、动态规划的原理与应用场景。复杂度分析是本章的重中之重，读者将学会使用大O表示法（$O(n), O(n^2), O(log n)$等）精确衡量算法的运行效率，并理解时间复杂度和空间复杂度之间的权衡艺术。 第五章：核心数据结构的深度剖析 数据结构是组织信息的骨架。本章不只是描述数组和链表，而是深入探究它们在特定场景下的适用性。重点内容包括：栈与队列的抽象数据类型及其在表达式求值、广度优先搜索（BFS）中的应用；树结构（特别是二叉搜索树、AVL树、红黑树）的平衡机制与高效查找；图论基础（邻接矩阵与邻接表），以及Dijkstra最短路径算法和最小生成树算法（Prim/Kruskal）的实践。 第六章：数据库系统的原理与查询优化 现代应用严重依赖数据存储与检索。本章将讲解关系代数的基础，并全面解析SQL语言的高级特性（事务处理、视图、存储过程）。更关键的是，本章会探讨关系数据库管理系统（RDBMS）的内部工作原理，包括索引（B+树）如何加速查询，以及事务的ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）是如何通过锁和日志机制得以保证的。 第三部分：连接与交互——网络、安全与现代应用 本部分聚焦于信息如何在广阔的网络中流动，以及确保信息在流动中安全可靠的机制。 第七章：互联网与网络协议栈 深入解析TCP/IP协议簇，从物理层到应用层的五层或七层模型将清晰呈现。重点剖析IP地址的编址体系（IPv4与IPv6的对比），以及TCP和UDP在可靠性与速度上的根本区别。我们将详细解析HTTP协议的请求-响应周期、请求方法（GET/POST/PUT/DELETE）及其语义，理解DNS系统如何将人类可读的域名解析为机器可寻址的IP地址。 第八章：信息安全与隐私保护 网络安全是数字时代无法回避的议题。本章将从密码学基础入手，介绍对称加密（AES）和非对称加密（RSA）的原理及其在数字签名中的应用。安全威胁部分将涵盖常见的攻击向量，如跨站脚本（XSS）、SQL注入、中间人攻击（MITM），并探讨如何通过安全编程实践和访问控制列表（ACL）来构建防御体系。关于隐私保护，本章会讨论数据脱敏、假名化技术，以及在数据共享背景下的法律与伦理考量。 第九章：软件开发的基础范式与工具链 本章提供对软件生命周期和现代开发实践的宏观理解。我们将探讨面向对象编程（OOP）的核心原则（封装、继承、多态），并介绍函数式编程的初步概念。读者将了解到版本控制系统（如Git）的协作机制，以及持续集成/持续部署（CI/CD）流水线如何实现快速、可靠的软件交付。本章旨在培养读者对构建复杂系统的结构化思维。 --- 本书特色： 理论与实践的紧密结合： 每个技术概念都辅以具体的应用案例和思维模型，而非纯粹的理论推导。 强调计算思维的培养： 引导读者将现实问题分解、抽象、模式识别，并通过算法来自动化解决方案。 跨越操作层面： 本书超越了软件界面的“如何点击”或“如何设置”，直击底层原理和设计哲学，确保知识的长期价值。 面向未来趋势： 内容结构设计考虑了云计算、大数据等前沿领域所需的基础知识储备。

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对于我这样的自学者而言，这本书最大的优点在于其结构设计的逻辑性和连贯性。它的知识点铺陈得非常自然，知识模块之间的衔接极其平滑，仿佛作者预先洞察了学习者在认知上的所有障碍点。例如，在讲解完硬件基础后，自然而然地过渡到软件逻辑，两者之间没有出现任何跳跃感。更难能可贵的是，书中在关键概念介绍后，都会配备一些“思考题”或“实践建议”，这些建议往往不要求复杂的编程实现，而是侧重于观察和分析生活中的计算机应用。比如，它会鼓励读者去拆解一个网页的加载过程，或者对比不同搜索引擎的搜索结果差异。这种“学以致用”的导向，有效避免了技术学习中常见的“知道但不理解”的窘境。整体而言，这本书的编排体现了一种高超的教学艺术，将复杂知识体系打磨成了易于消化的、结构严谨的知识序列。

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这本书的排版和配图设计，是我非常欣赏的一点。在很多技术类书籍中，图文的配合往往是敷衍了事，要么图示过于简陋，要么文字冗长乏味。然而，这本教程在这一点上做得尤为出色。例如，在讲解数据存储和编码时，书中使用了大量彩色的流程图和逻辑结构图，将二进制、十六进制的转换过程可视化，极大地减轻了理解难度。我记得之前看其他教材时，光是理解“位”和“字节”的区别就耗费了我大量时间，但在这里，通过一个生动的“水管与水桶”的模型，瞬间就打通了任督二脉。此外，书中在介绍网络协议（如TCP/IP）时，摒弃了枯燥的协议栈罗列，而是设计了一系列场景化的模拟对话，让你仿佛置身于数据包的发送与接收过程中。这种高度的视觉化和情境化教学，无疑是提升学习效率的“利器”。可以说，这本书的视觉语言非常成熟，显示出作者在内容呈现方式上的匠心独运，让原本枯燥的技术知识变得赏心悦目且易于吸收。

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与我过去接触的一些强调编程和算法的计算机书籍相比，这本书的视角明显更加广阔，更注重于“文化”的层面。它将计算机视为一种社会现象和文化载体来探讨。比如，书中讨论了开源运动的精神内核及其对软件生态的影响，这部分内容充满了对技术理想主义的赞扬与反思。作者对“信息鸿沟”的分析尤其深刻，它不仅仅关注于设备的可及性，更深入探讨了数字素养和批判性思维在缩小这一鸿沟中的关键作用。阅读这些章节时，我感觉自己不仅仅在学习“如何使用电脑”，而是在理解“计算机如何重塑了我们的社会结构、经济模式乃至思维习惯”。这种宏观的、人文的关怀，让这本书的价值得到了提升，它不仅仅是一本工具书，更是一本引导我们理解数字时代的哲学读本，非常适合那些希望建立全面、批判性技术观的读者。

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初次捧读这本《计算机文化基础教程》，我最大的感受是它在入门引导上的细致入微。书中对于计算机发展历程的梳理，简直像是一趟穿越时空的旅行，从早期的机械计算设备到现代的个人电脑和智能设备，作者的叙述娓娓道来，充满了历史的厚重感。尤其让我印象深刻的是对“冯·诺依曼结构”的解释，它没有采用晦涩难懂的专业术语，而是用非常形象的比喻，让我这个非计算机专业的读者也能清晰地理解现代计算机的核心工作原理。接着，在介绍操作系统部分，这本书没有停留在简单的功能罗列上，而是深入探讨了不同操作系统在设计哲学上的差异，比如Windows和Linux在用户界面和底层架构上的权衡取舍。这种深度剖析，让我对“人机交互”有了全新的认识，不再仅仅满足于会用软件，而是开始思考软件背后的逻辑。当然，对于初学者来说，可能会觉得某些章节略显深入，但正是这种恰到好处的深度，使得这本书不仅仅是一本“速成手册”，更像是一本能够引导你建立完整计算机知识体系的基石。它教会我的，是如何像一个“思考者”而不是仅仅一个“操作者”那样去面对计算机技术。

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我特别关注了书中关于信息安全和隐私保护的部分，这可以说是现代数字生活中最为核心的议题之一。作者的处理方式显得非常谨慎和负责任。不同于市面上一些只停留在“安装杀毒软件”层面的浅尝辄止，这本书详尽地阐述了钓鱼攻击、社会工程学等高级威胁的原理。特别是关于密码学的介绍，它没有直接跳入复杂的数学公式，而是侧重于解释公钥加密和私钥加密在实际应用中的意义，比如在HTTPS连接中是如何保障数据传输安全的。最让我感到实用的是，书中专门辟出了一章，详细分析了主流社交媒体平台的数据收集机制以及用户在使用移动应用时需要注意的权限设置陷阱。这部分内容读起来让人不寒而栗，但同时也充满了力量——因为它提供了清晰的自我保护策略。这本书显然超越了基础教学的范畴，肩负起了一份对读者数字公民素养的培养责任。

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