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出版者:清华大学出版社

作者:何广军

出品人:

页数:321

译者:

出版时间:2004-4

价格:28.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302084266

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 计算机入门
• 编程入门
• 信息技术
• 基础知识
• 计算机科学
• IT基础
• 数字技术
• 学习教程
• 教材

好的，这里有一份为您的图书《计算机基础教程》量身定制的、不包含其内容的图书简介。 --- 《数字化时代的基石：信息架构与数字逻辑深度解析》 一本带你穿透表象，直击数字世界核心的权威指南 在这个信息爆炸的时代，我们每天都在与各种设备和软件交互。然而，有多少人真正理解这些数字奇迹背后的运作原理？《数字化时代的基石：信息架构与数字逻辑深度解析》并非一本教授如何使用软件或设置路由器的操作手册，它是一次对信息世界的“反向工程”之旅。本书旨在揭示支撑现代计算的底层逻辑、信息组织的核心范式，以及数据如何在硅基世界中被编码、传输和转化的深层机制。 本书面向所有渴望超越“用户”身份，成为真正“理解者”和“构建者”的技术爱好者、跨界从业者、以及渴望扎实理论基础的工程专业学生。我们摒弃了对特定品牌或操作系统的依赖，专注于那些跨越时间、技术和平台的普适性原则。 第一部分：信息之源——从比特到概念的跃迁 信息，究竟是什么？在物质世界中，信息表现为电信号、磁性变化乃至DNA序列。本书首先聚焦于信息论的经典理论，但我们不会止步于香农公式。 深入解析“信息熵”的哲学意义： 我们将探讨信息熵如何不仅仅是衡量不确定性的数学工具，更是理解数据冗余、压缩效率和知识边界的关键。通过大量的案例分析，读者将明白为什么一个信息源的有效熵值决定了其在通信系统中的极限速率。 数字编码的底层美学： 传统的计算机基础教程会简单介绍二进制。而本书将系统地剖析非位值制系统（如格雷码、平衡三进制）对特定计算场景的优化，并深入研究字符集编码的演进。从ASCII的局限到Unicode的宏伟蓝图，我们将详细拆解UTF-8、UTF-16等变长编码方案的设计哲学，揭示它们如何在空间效率和向后兼容性之间找到精妙的平衡点。理解这些编码背后的决策，是掌握跨文化数据交换的基础。 数据结构：超越列表与树的视野： 我们不会停留在链表和二叉树的实现细节。本书将重点探讨拓扑数据结构（如图论在网络分析中的应用）、空间数据结构（如R-树、四叉树）在地理信息系统（GIS）和高性能数据库索引中的关键作用。理解每种结构适应的“世界观”，比记住其操作复杂度更为重要。 第二部分：逻辑的疆域——布尔代数与数字电路的哲学映射 本部分将带领读者进入数字电路的“原子世界”，探究冯·诺依曼架构得以实现的逻辑基石。我们不仅要“知道”逻辑门是什么，更要“理解”它们如何构建出复杂的运算能力。 布尔代数的公理化探究： 我们将从形式逻辑的角度重审德摩根定律、分配律等，并引入多值逻辑（如三值逻辑、模糊逻辑）的概念，探讨它们在故障诊断和不确定性推理中的应用。这不是简单的开关理论，而是对“真”、“假”二元世界之外可能性的探索。 组合逻辑与时序逻辑的辩证关系： 详细分析译码器、多路复用器等组合电路如何实现复杂的布尔函数。随后，我们将聚焦于锁存器、触发器（SR, D, JK, T）的设计原理，着重阐述它们如何引入“时间”这一维度，从而实现状态的记忆和同步。理解反馈回路（Feedback Loops）是构建状态机的核心。 算术运算的硬件实现深度剖析： 抛开高级语言的加法操作符，本书将详细分解全加器、先行进位加法器（Carry Lookahead Adder）的设计思路。更进一步，我们将探讨浮点数运算标准IEEE 754的构造艺术——为什么它选择特定的指数位和尾数位，以及这种设计在精度与范围上的权衡。这部分内容对于理解高性能计算中的数值稳定性和精度损失至关重要。 第三部分：架构的宏伟——存储、系统与并行计算的范式转移 现代计算机系统的效率不再仅仅依赖于CPU的时钟频率，而更多地取决于信息的组织方式和系统间的协作效率。 内存层级的精妙博弈： 寄存器、L1/L2/L3缓存、主存、二级存储——这些层级构成了现代计算的“速度金字塔”。本书将用局部性原理（Locality Principle）作为核心工具，解释缓存命中率背后的统计学模型，以及缓存一致性协议（如MESI协议）如何保障多核环境下的数据正确性。理解这些，才能有效进行性能调优。 指令集架构（ISA）的设计哲学： 为什么存在CISC和RISC两种截然不同的设计路径？我们将深入对比复杂指令集计算（CISC）与精简指令集计算（RISC）在指令解码复杂度、流水线效率和编译器优化难度上的差异。特别分析超标量架构和乱序执行如何通过硬件层面的预测与重排，突破传统指令周期的限制。 并行计算的范式与挑战： 本书将系统梳理SIMD（单指令多数据）、MIMD（多指令多数据）等并行模型。重点讨论线程同步、死锁、竞态条件等并发编程的经典难题，并从系统软件层面剖析锁、信号量、无锁数据结构等同步原语的实现机制及其性能代价。这部分内容是迈向高性能计算和大规模分布式系统的必经之路。 结语：构建数字未来的思维工具箱 《数字化时代的基石》的目的不是让您成为一名合格的程序员，而是培养您像系统架构师一样思考的能力。通过对信息、逻辑和架构的底层原理的全面掌握，读者将能够： 1. 精准诊断系统瓶颈： 区分是算法复杂度、数据结构选择、还是硬件I/O限制导致的性能问题。 2. 评估新兴技术的可行性： 更深入地理解量子计算、类脑计算等前沿领域挑战的根源。 3. 设计更健壮的系统： 编写出对异常情况具有更高容错性的软件逻辑。 本书提供了从比特到系统的完整知识链条，是您在数字世界中构建坚实理论地基的不可或缺的指南。 ---

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