計算機概論考前猜題及考古題解析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:鼎文

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出版时间:2004年06月11日

价格:NT$ 250

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isbn号码:9789574542697

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• 计算机概论
• 考研
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• 题解析
• 计算机基础
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计算机系统设计与优化：从硬件到软件的深度探索 本书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且前沿的计算机系统设计与优化视角。不同于侧重于基础概念或特定应用领域的传统教材，本书将目光聚焦于现代计算机系统架构的核心挑战——如何在高并发、异构计算和能效比日益受到重视的环境下，实现性能的最大化和资源的有效利用。全书内容涵盖了从底层硬件抽象到上层软件栈优化的多个关键层面，力求构建一个贯穿整个计算生态的知识体系。 第一部分：现代处理器架构与并行计算模型 本部分深入探讨了当代高性能计算（HPC）和通用处理器（CPU/GPU）的设计哲学与实现细节。我们不再满足于冯·诺依曼结构的表面理解，而是剖析了指令集架构（ISA）的演进，特别是RISC-V和x86-64架构在向量化、乱序执行和分支预测机制上的最新发展。 缓存层级与内存墙的应对策略： 详细分析了多级缓存（L1/L2/L3/LLC）的替换策略、写回/写穿透机制，并引入了Non-Uniform Memory Access (NUMA) 架构下的性能陷阱与优化技巧。重点阐述了如何通过程序局部性优化（空间和时间）来最大化缓存命中率。 并行计算范式与同步机制： 阐述了从SIMD、SIMT到数据并行（Data Parallelism）和任务并行（Task Parallelism）的转换过程。深入剖析了现代多核处理器上的内存一致性模型（如x86的TSO和ARM的弱一致性模型），以及如何利用硬件原语（如原子操作、内存屏障）和软件同步机制（如锁、无锁数据结构、屏障）来保证并发程序的正确性与高性能。 异构计算加速器探究： 针对图形处理器（GPU）和专用集成电路（ASIC）的并行计算能力，本书详细解析了CUDA/OpenCL编程模型、线程组织结构（Grid/Block/Thread）以及数据在CPU与GPU之间的传输瓶颈。同时，探讨了领域特定架构（DSA）如TPU在深度学习推理和训练中的优势与编程挑战。 第二部分：操作系统内核与虚拟化技术 本部分着重于理解操作系统如何作为硬件与应用之间的桥梁，以及如何通过虚拟化技术扩展计算资源的边界。 内核调度与资源管理： 剖析了现代Linux内核的调度算法（如CFS的演进），并重点分析了实时性调度与通用调度之间的权衡。深入探讨了进程间通信（IPC）的效率对比（如管道、共享内存、消息队列）及其在高性能应用中的适用场景。 内存管理与地址翻译： 不仅复习了分页机制，更着重于页表结构（多级页表、TLB）的硬件支持与软件开销。针对大型内存系统的优化，讨论了Huge Pages的应用及其对性能的影响。 系统虚拟化深度解析： 详细对比了全虚拟化（Hypervisor Type 1/2）、硬件辅助虚拟化（VT-x/AMD-V）以及操作系统级虚拟化（如Linux容器）。重点讲解了I/O虚拟化（如VirtIO）和网络虚拟化（如SR-IOV）如何最小化虚拟化带来的性能损耗，实现接近裸机的I/O吞吐量。 第三部分：高性能网络与分布式系统基础 在单机性能趋于瓶颈的时代，网络通信成为系统性能扩展的关键。本部分聚焦于高性能网络协议栈和分布式计算的底层挑战。 TCP/IP协议栈的优化瓶颈： 分析了传统内核网络栈（Kernel Bypass）的延迟和吞吐量限制。引入了用户空间网络栈（如DPDK、XDP）的设计原理，展示了如何通过零拷贝技术和用户级队列管理来加速数据包处理。 RDMA与近存计算： 详细介绍了Remote Direct Memory Access (RDMA) 技术，包括InfiniBand和RoCE（RDMA over Converged Ethernet）的工作机制，及其在构建低延迟、高带宽的分布式内存系统中的核心作用。 一致性与容错机制： 探讨了分布式系统中实现数据一致性的关键算法，如Paxos、Raft及其变体。分析了分布式事务处理中两阶段提交（2PC）的局限性以及新型的基于冲突检测的复制模型。 第四部分：系统性能分析与调优实践 理论知识必须与实践相结合。本部分提供了一套系统化、可操作的性能分析方法论和工具集。 性能度量体系的建立： 区分了延迟（Latency）、吞吐量（Throughput）、利用率（Utilization）和可扩展性（Scalability）这四个核心度量指标，并指出如何根据应用类型选择合适的指标。 硬件性能计数器与采样分析： 深入讲解了性能分析工具（如`perf`）背后的PMU（Performance Monitoring Unit）原理，指导读者如何利用硬件事件（如缓存未命中、分支错误预测）来精确诊断性能瓶颈。 系统级瓶颈定位： 提供了一套从CPU热点到I/O等待，再到网络拥塞的诊断流程图。特别强调了利用火焰图（Flame Graphs）和系统调用跟踪（eBPF/DTrace）来可视化复杂程序执行路径，从而指导代码和配置层面的优化决策。 本书面向对象为计算机科学、软件工程及相关专业的进阶学生、系统程序员、性能工程师以及希望深入理解现代计算系统底层运作原理的技术研究人员。通过本书的学习，读者将能够构建更高效、更健壮、更具扩展性的计算机应用程序和系统基础设施。

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这本书的排版风格带有一种古典的严谨美学，但在内容的组织上，却展现出极强的时代前沿性。我特别欣赏其中关于新兴计算范式和前沿技术领域的介绍部分，它没有被传统的课程大纲所束缚，而是适当地引入了近年来行业内热议的概念，这使得这本书的生命力大大延长。虽然重点是基础，但它提供的视野却是广阔的。特别是对算法复杂度的分析部分，图示和伪代码的结合简直是教科书级别的示范。作者在分析时间复杂度时，不仅计算了最坏情况，还细致地探讨了平均情况下的表现，并附带了若干优化思路的简短讨论，这对于培养严谨的工程思维至关重要。可以说，这本书不只教你“是什么”，更教会你“如何思考一个计算机问题”，这种高阶思维的引导，远比单纯的知识点堆砌更有价值。

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我留意到这本书的参考文献部分做得相当扎实，这反映出作者在编写过程中查阅了大量的原始资料和经典论文，而非仅仅是引用二手资料的总结。这种对知识源头的尊重，使得书中的论述在准确性和权威性上有了坚实的基础。尤其是在涉及一些历史性的技术发展脉络梳理时，叙述得非常清晰流畅，让人清晰地看到技术是如何一步步演进到今天的格局的。此外，该书的索引设计也值得称赞，做得非常细致和人性化，即便是需要快速定位某个特定概念，也能迅速找到对应的页码和上下文，这对于考前复习和需要即时查阅的场景是极其友好的。总的来说，这是一本集权威性、易读性和前瞻性于一身的佳作，让人感到物超所值，是为系统学习打基础、高效备考的理想伙伴。

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我是在朋友的强烈推荐下入手这本教材的，坦白说，最初我对“考前猜题”这类字眼持保留态度的，总觉得这类书籍容易流于表面，侧重于技巧而非真正的理解。然而，实际翻阅后，我的看法有了极大的转变。这本书的叙事逻辑非常严谨，它并没有直接抛出那些所谓的“高频考点”，而是先从计算机科学的基础原理出发，层层递进，将那些看似孤立的知识点串联成一张完整的知识网络。比如在讲解数据结构时，作者不是简单地罗列链表和树的区别，而是巧妙地嵌入了它们在不同应用场景下的性能权衡，这种“带着问题去学习”的方式，极大地激发了我探究其“所以然”的兴趣。它更像是一位经验丰富的老教授，循循善诱，让你在不知不觉中搭建起了坚实的理论框架，而非仅仅是死记硬背的口诀。这种由内而外的构建感，是许多速成型读物所无法比拟的。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了深邃的午夜蓝作为主色调，搭配烫金的标题字体，散发着一种专业而沉稳的气息。那种光影流转间，似乎能感受到知识的厚重感。内页的纸张质地也经过了精心的挑选，触感温润，即便是长时间阅读，手指也不会感到疲惫。排版方面，字体的选择兼顾了易读性和美观性，行距和段落间距的拿捏恰到好处，使得密集的专业术语在视觉上得到了充分的呼吸空间。特别是那些图表的呈现，清晰度极高，即便是复杂的逻辑结构图，也能一目了然，这对于学习初期建立宏观概念至关重要。整体而言，这本书在“阅读体验”这件事上，无疑是下了大功夫的，它不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的艺术品，让人在翻阅的过程中就能提前进入一种专注的学习状态。这种对细节的极致追求，让我对它内容的实用性也抱有了更高的期待。

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作为一名跨专业备考者，我对教材的清晰度和对基础概念的解释深度有着近乎苛刻的要求。很多经典教材在定义某个术语时，往往假设读者已经具备了某种先验知识，导致我在初次接触时常常感到困惑。而这本书在这方面做得尤为出色。它似乎深谙“无知者”的视角，对于那些被视为理所当然的基础概念，都进行了详尽的拆解和类比。例如，在介绍二进制与补码运算时，书中引入了生活中常见的“时钟计数”模型进行类比，一下子就打通了我思维中的那一层壁垒。这种将抽象的计算概念落地到具体生活场景的能力，极大地降低了初学者的入门门槛。它的语言风格是那种非常克制但又充满力量的，不卖弄花哨的术语，只专注于如何最有效地将知识“翻译”给不同背景的读者，这一点，我个人认为比很多名校的官方指定教材还要亲民和实用。

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