具体描述
本书是专为落实教育部和信息产业部《关于确定职业院校开展计算机应用与软件技术专业领域技能型紧缺人才培养培训工作的通知》和《职业院校计算机应用与软件技术专业领域技能型紧缺人才培养指导方案》精神而编写的标准的职业院校教材。
本书内容：本书由10章和4个附录构成。主要内容包括微机概述，微处理器，微机指令系统，总线技术，半导体存储器，输入输出接口技术，中断技术，常用可编程接口芯片，人机交互设备及接口，转换器等。
本书特点：1 快速掌握操作技能和培训动手能力。摆脱传统的理论教学僵化，注重学生动手操作和实际应用的培养，体现教学方法和学习策略。2 基础知识与实际应用紧密结合。内容丰富，全面，概念清楚，注重理论知识与实际应用结合。3 方便教学和自学。每章不仅配有习题，共学生自学自测之用，而且在必要的章节都增加了典型例题解析，既是本章内容的扩充和延伸，也为读者提供一种分析问题，解决问题的方法和途径。
适用范围：全国高职高专计算机专业，自动控制，电子工程，机电工程及信息技术等专业的教科书；所有从事微机及其应用系统设计的工程技术人员自学参考用书。
计算机科学与技术领域前沿探索：面向现代系统的软件架构设计与性能优化 图书简介 随着信息技术的飞速发展，软件系统正变得越来越复杂、功能日益强大。传统的软件设计与开发方法已难以适应当前对高并发、高可用性、低延迟和可扩展性的严苛要求。本书聚焦于现代软件架构设计的核心理论、关键技术及其在实际工程中的深度应用，旨在为系统架构师、高级软件工程师以及计算机科学专业的研究生提供一套全面、深入且具有前瞻性的实践指导。 本书内容紧密围绕构建高性能、可维护、易于扩展的现代软件系统这一核心目标展开，系统性地梳理了从单体架构到微服务、从集中式数据存储到分布式系统的演进历程，并详细剖析了每种架构范式下的优势、挑战与最佳实践。 第一部分：现代软件架构的基石与演进 本部分奠定了理解现代软件系统的基础，重点剖析了架构设计决策对系统生命周期的深远影响。 第1章：软件架构的本质与设计原则 本章首先界定了软件架构的内涵，强调架构是系统“非功能性需求”（如性能、安全性、可维护性）的根本保障。我们将深入探讨架构设计的核心驱动因素——利益相关者的需求分析。随后，详细阐述了诸如关注点分离、高内聚低耦合、架构契约（Architectural Contracts）等经典设计原则，并引入了“清晰度优于复杂性”的现代设计哲学。着重分析了架构师在面临技术选型时的权衡艺术，如同步与异步通信的选择、强一致性与最终一致性的取舍。 第2章：经典架构范式回顾与局限性分析 本章回顾了传统的应用架构模式，包括分层架构（Layered Architecture）和面向服务架构（SOA）。通过大量的实例分析，揭示了单体架构在面对快速迭代、独立部署和大规模并发时的固有瓶颈。重点讨论了技术栈的紧密耦合、部署周期的延长以及“巨石应用”带来的维护难度，为后续引入更灵活的分布式架构做铺垫。 第3章：微服务架构的兴起与核心理念 微服务架构作为当前的主流范式，是本部分的重中之重。本章详细阐述了微服务的定义、设计目标（独立部署、技术异构性、围绕业务能力组织）以及核心原则，如康威定律的实际应用。深入剖析了服务边界的划分艺术——如何基于领域驱动设计（DDD）有效地拆分服务，避免“雪花”服务和过度拆分带来的分布式复杂性。同时，本章也客观分析了微服务带来的运维复杂性、分布式事务处理的挑战以及网络延迟的增加。 第二部分：构建健壮的分布式系统：通信、服务治理与数据一致性 分布式系统的复杂性主要体现在系统间的交互与状态管理上。本部分专注于解决这些核心难题。 第4章：高性能的跨服务通信机制 本章对比分析了主流的同步和异步通信技术。同步通信方面，深入剖析了RESTful API的设计原则、HTTP/2的优化，并详细介绍了gRPC框架。gRPC基于Protocol Buffers的序列化机制，展示了其在提升跨语言调用效率和降低带宽消耗方面的巨大优势。 异步通信方面，重点探讨了消息队列（MQ）在解耦、削峰填谷和实现最终一致性中的关键作用。我们不仅关注Kafka和RabbitMQ等主流产品的特性，更深入研究了消息的投递保证（At-least-once, Exactly-once）的实现机制和死信队列（DLQ）的设计模式。 第5章：服务治理与弹性设计 服务治理是确保大规模分布式系统稳定运行的命脉。本章系统介绍了服务注册与发现（如Consul, Eureka）的原理，以及服务网格（Service Mesh）如Istio在基础设施层面对流量管理、安全和服务观测性的集中控制能力。 弹性是分布式系统的生命线。本章详述了容错设计模式，包括断路器（Circuit Breaker）、舱壁隔离（Bulkhead）、超时与重试策略。特别强调了如何通过压力测试和混沌工程（Chaos Engineering）来主动发现系统弱点，构建真正具有韧性的架构。 第6章：分布式数据管理与一致性模型 数据存储是分布式系统的核心挑战之一。本章不再局限于传统的关系型数据库，而是全面探讨了NoSQL数据库的演进及其适用场景（键值存储、文档数据库、列式存储和图数据库）。 重点讲解了CAP定理在实际选型中的指导意义。随后，深入剖析了分布式事务的解决方案，包括基于两阶段提交（2PC）的局限性，以及Saga模式、TCC（Try-Confirm-Cancel）等更适合高可用场景的补偿机制。本章还将介绍分布式锁的实现方式，强调其对并发控制的精确性要求。 第三部分：性能优化、安全强化与DevOps实践 一个优秀的架构必须是高性能、安全且易于运维的。本部分关注架构落地后的持续优化。 第7章：系统性能剖析与优化策略 性能优化是贯穿整个架构生命周期的活动。本章从系统级、服务级和代码级三个维度展开优化策略。系统级层面，重点分析了操作系统内核调度、网络协议栈优化对应用性能的影响。服务级层面，详细介绍了缓存策略（本地缓存、分布式缓存如Redis的集群模式、缓存穿透与雪崩的防御）。代码级层面，探讨了高效并发编程模型、JIT编译器的优化点，以及内存屏障在多线程环境中的作用。 第8章：架构安全纵深防御 现代系统面临的安全威胁日益复杂。本章构建了一个多层次的安全防御体系。内容覆盖传输层安全（TLS/SSL的配置与优化）、身份认证与授权机制（OAuth 2.0, JWT的工作原理），以及API网关在安全策略实施中的关键作用。此外，本章还会讨论数据加密、输入验证（防止SQL注入和XSS）等基础安全实践在分布式环境下的具体落地。 第9章：可观测性与持续交付（DevOps） 为了管理复杂性，必须具备强大的可观测能力。本章聚焦于“三驾马车”：指标（Metrics）、日志（Logging）和追踪（Tracing）。详细介绍如何利用Prometheus/Grafana进行系统健康度监控，如何使用ELK/Loki栈进行集中化日志分析，以及分布式追踪系统（如Jaeger, Zipkin）在定位跨服务性能瓶颈时的不可替代性。 最后，本章将架构设计与现代DevOps流程相结合，探讨了持续集成/持续部署（CI/CD）流水线的设计，以及如何利用基础设施即代码（IaC）工具（如Terraform）来确保环境的一致性和架构的可重复部署性。 --- 本书的价值在于，它不仅停留在概念层面，而是通过大量的架构模式图、实战案例和代码片段，将理论转化为可执行的工程方案。它致力于帮助读者构建起对现代、大规模、高可用软件系统的深刻理解和驾驭能力，是所有致力于构建下一代互联网基础设施的技术人员的必备参考书。
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