计算机文化基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:武雅丽

出品人:

页数:346

译者:

出版时间:2002-8

价格:29.0

装帧:平装

isbn号码:9787115105615

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 文化
• 科普
• 入门
• 知识
• 信息技术
• 数字素养
• 学习
• 教育
• 通识

好的，这是一份针对一本名为《计算机文化基础》的图书所写的、不包含该书内容的详细图书简介，旨在为另一本可能涉及更专业、更深入或不同侧重点的计算机主题的图书进行推广。 --- 《数字炼金术：从晶体管到元宇宙的编程思维与底层架构解析》 前言：穿越表象，直抵核心 我们生活在一个由代码和算法构建的时代。智能手机的每一次点击、云端数据的每一次同步，乃至自动驾驶汽车的每一次决策，背后都蕴含着精妙绝伦的工程学原理和深刻的逻辑推理。然而，对于许多用户而言，计算机世界依然笼罩在一层“黑箱”的面纱之下——我们知道它能做什么，却往往不清楚它是如何做到的。 《数字炼金术》旨在带领读者，抛开那些普及性的、停留在应用层面的介绍，直接潜入计算机科学的底层结构、核心逻辑和演化脉络。本书不是一本教你如何使用某个软件的指南，也不是对计算机发展史的浅尝辄止，而是一次深入到数字世界的“考古发掘”之旅，探究驱动现代信息技术革命的那些不可或缺的基石。 我们相信，真正的“文化”不在于对工具的熟悉，而在于对工具背后思维范式的理解。只有理解了计算的本质，我们才能真正掌握驾驭数字世界的力量。 --- 第一篇：硅基生命的诞生——电子逻辑的物理极限与突破 本篇聚焦于计算机科学的物理基础与逻辑构建，是理解所有高级计算概念的先决条件。 第一章：超越布尔代数：从晶体管到冯·诺依曼瓶颈 本章将详尽剖析现代集成电路（IC）的制造工艺与工作原理，不仅仅停留在“开关”的概念上。我们将深入探讨半导体材料的能带理论，解释CMOS电路如何实现低功耗高效运算。更重要的是，我们会系统性地分析冯·诺依曼体系结构的内在局限性——即内存墙（Memory Wall）问题。通过对指令流水线、Cache层次结构的精细分解，读者将理解现代处理器为了绕过这一瓶颈所采用的复杂设计哲学，包括乱序执行（Out-of-Order Execution）与分支预测的概率性艺术。 第二章：二进制的魔术师：数据表示与高效编码 本章将对数据的底层表示进行一次彻底的清算。我们不仅会回顾定点数和浮点数的IEEE 754标准，更会探讨超越标准表示法的进阶议题，例如如何利用位运算（Bitwise Operations）在极短时间内完成复杂的数学运算。此外，本章还将引入信息论的基本概念，解析哈希函数（Hash Functions）在数据完整性校验中的核心作用，以及纠错码（ECC）如何在物理噪声环境中保证数据可靠性。 第三章：指令集的雕塑：RISC与CISC的哲学之争 处理器如何“理解”软件的指令？本章将对比精简指令集计算（RISC）与复杂指令集计算（CISC）的设计理念。我们将拆解MIPS、x86架构下的汇编语言片段，解析编译系统如何将高级语言编译成机器可执行的指令流。重点讨论特权模式（Privilege Modes）的设置，理解操作系统内核与用户程序空间隔离的必要性，这直接关系到系统的安全性和稳定性。 --- 第二篇：抽象的艺术——操作系统与内存的层级管理 计算机并非一个单线程的、线性的机器。本篇将揭示操作系统如何通过精妙的抽象机制，将有限的物理资源转化为看似无限的、并行的计算环境。 第四章：进程与线程的交响乐：并发性的代价与收益 本章深入探讨进程（Process）和线程（Thread）的区别与联系，核心聚焦于并发控制的难题。我们将详细分析同步机制（如信号量、互斥锁、管程）的设计原理及其在多核环境下的性能影响。读者将学习如何识别和解决著名的并发问题，如死锁（Deadlock）的四大必要条件，以及活锁（Livelock）和饥饿（Starvation）现象的排查方法。 第五章：内存的虚拟化：分页、分段与地址翻译 本篇是理解系统性能的关键所在。我们不再讨论内存是“多大”，而是讨论内存是如何被“构建”的。本章详述虚拟内存系统的核心：地址翻译过程（TLB缓存、页表结构）。我们将剖析内存管理的两种主要策略：分页（Paging）和分段（Segmentation），以及它们如何协同工作以支持进程间的内存隔离。此外，对缺页中断（Page Fault）的处理流程进行追踪分析，揭示操作系统调度器的介入点。 第六章：I/O的幕后英雄：中断驱动与DMA的效率革命 输入/输出操作是计算机系统中最慢的部分。本章专注于I/O子系统的优化。我们将解析中断（Interrupts）的发生机制与处理流程，理解系统如何通过异步通知机制摆脱轮询（Polling）的低效。重点解析直接内存存取（DMA）技术，阐明它如何通过将数据传输任务从CPU中剥离，极大地提高了系统吞吐量。 --- 第三篇：连接的逻辑——网络协议栈的深度解构 现代计算无处不依赖于网络。本篇将剥开互联网的“用户界面”，直视其底层的通信契约与数据交换的工程学。 第七章：七层塔的基石：TCP/IP协议簇的精确工作流 本章将严格遵循OSI模型，但重点放在TCP/IP四层模型的核心协议。我们不会泛泛而谈“IP地址”，而是深入分析IPv4/IPv6的头部结构、路由选择算法（如BGP的路径向量机制）。在传输层，我们将详尽解析TCP的三次握手与四次挥手的每一个数据包状态变化，探讨拥塞控制算法（如Cubic、Reno）如何通过窗口机制动态调整发送速率，保证网络的公平与稳定。 第八章：从数据包到应用层：Socket编程与延迟的量化 本章将理论与实践紧密结合。我们将探讨Socket接口的系统调用流程，理解阻塞（Blocking）与非阻塞（Non-Blocking）I/O模型的差异。重点在于延迟（Latency）的量化分析，包括传输延迟、排队延迟、处理延迟的分解。读者将学会如何使用网络诊断工具（如Wireshark）捕获数据包，并根据包头信息反推网络通信中可能存在的瓶颈。 第九章：分布式计算的挑战：一致性、容错与CAP定理 互联网的本质是分布式。本章探讨在跨多台机器的计算中，我们必须面对的根本性难题。我们将详细阐述CAP定理（一致性、可用性、分区容错性）的数学含义，并对比Paxos和Raft等共识算法的实现差异。理解这些机制，是构建现代高可用、高扩展性服务的必备知识。 --- 结语：面向未来的计算思维 《数字炼金术》的终点，并非知识的终点，而是独立思考的起点。本书的知识体系，是连接应用层与物理层之间的坚固桥梁。掌握了这些底层逻辑和架构原理，读者将不再仅仅是技术的被动接受者，而是能够理解、评估，并最终设计出更高效、更健壮的数字解决方案的主动构造者。我们希望，通过本书的研习，您能真正领悟到“计算机”二字背后所蕴含的深刻的逻辑美学与工程智慧。

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