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出版者:南开大学出版社

作者:许洪杰　主编

出品人:

页数:289

译者:

出版时间:2003-6

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787310019007

丛书系列:

图书标签:

• 计算机系统
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• 计算机导论
• 系统编程
• 底层原理
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• 数据结构
• 算法

探寻数字世界的基石：一部关于计算原理的非虚构著作 这本著作将带领读者踏上一段深入探究现代计算核心的旅程。它并非是关于某一本特定书籍的介绍，而是旨在构建一个普遍适用的理论框架，用于理解构成我们数字世界的那些基础性原理和机制。从最原始的逻辑门到复杂的操作系统，本书层层剖析，力求让任何对计算本质感到好奇的读者，无论其技术背景如何，都能获得清晰而深刻的认知。 我们将从最基本的数据表示形式开始。理解数字是如何被编码和存储的，是掌握一切计算的基础。本书会详尽阐述二进制系统，解释为何它成为计算机语言的基石，以及如何通过各种编码方式（如ASCII、Unicode）来表示文本、图像、音频和视频等丰富的信息。我们会深入探讨数值的精度问题，以及浮点数运算的内在局限性，这些都直接影响着我们对计算结果的信任度。 接着，本书将转向计算机的“大脑”——处理器。我们将解构中央处理器（CPU）的内部工作原理，从指令集架构（ISA）的演进，到流水线、缓存和乱序执行等高级技术如何协同工作，以加速计算进程。读者将了解到，CPU并非是一个神秘的黑匣子，而是由一系列精巧设计的逻辑电路组成，能够高效地执行指令序列。我们将探究指令如何被获取、解码、执行和写回，揭示计算机如何一步步地完成我们赋予它的任务。 数据如何在处理器和内存之间流动，是另一个本书重点关注的领域。内存层次结构，包括寄存器、缓存（L1, L2, L3）以及主存（RAM），它们之间各自的性能差异和容量权衡，将在这里得到详细的解析。我们将探讨内存管理单元（MMU）的作用，以及虚拟内存技术如何扩展了我们可用的内存空间，并提高了系统的稳定性和安全性。了解数据传输的瓶颈，对于优化程序性能至关重要。 除了硬件核心，软件的构建和运行也是我们探索的重点。本书将深入浅出地介绍操作系统（OS）的概念和职能。它不仅仅是一个界面，更是协调硬件资源、管理进程和线程、处理输入输出的关键软件。我们将讨论进程调度的不同策略，如何实现多任务并发，以及文件系统的设计原理，它决定了数据如何被组织、存储和检索。同时，本书还会涉及内存管理、设备驱动程序以及系统调用等操作系统的重要组成部分，让读者理解操作系统的复杂性和必要性。 对于程序的执行，汇编语言作为硬件与高级语言之间的桥梁，其重要性不言而喻。我们将引导读者理解汇编语言的基本语法和结构，了解高级语言（如C、Python）如何被编译器或解释器转换成机器可执行的代码。这有助于理解程序在底层是如何运行的，以及常见的性能优化技巧是如何实现的。 此外，本书还将涉及计算机网络的基础知识。从TCP/IP协议栈的层次结构，到IP地址、端口号、域名系统（DNS）的运作，再到HTTP协议如何支撑万维网的运行，我们将揭示信息如何在世界各地的计算机之间传输。理解这些网络协议，对于任何需要进行数据通信的应用都至关重要。 最后，本书还将探讨一些更高级的计算概念，例如并行计算和分布式计算。在多核处理器日益普及的今天，如何有效地利用并行性来加速计算，以及如何在多台计算机之间协同工作来解决复杂问题，这些都将成为本书的探讨内容。 总而言之，这本著作旨在为读者提供一个坚实的计算原理基础。它强调的是对“计算”这一概念本身的理解，无论是在个人电脑、服务器、嵌入式设备，还是在云端，其底层的逻辑和运行机制是共通的。通过系统性的讲解，本书希望能够赋能读者，让他们能够更深入地理解我们身处的数字世界，并激发他们对未来计算技术发展的进一步探索。它是一次对计算科学根源的追溯，一次对数字生命脉动的洞察。

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让我惊喜的是，这本书在介绍“编译原理”这部分内容时，并没有像我预期的那样，充斥着大量的抽象语法树和语义分析的专业术语。相反，作者选择了一种更加循序渐进的方式，从源代码如何一步步被转化为机器能够理解的指令，娓娓道来。他详细地讲解了词法分析、语法分析、中间代码生成以及代码优化的过程，并且通过一些简化的示例，让我们能够清晰地看到源代码在编译过程中发生的各种“变形”。我尤其对代码优化那一章印象深刻，原来我们编写的看似简单的代码，在经过编译器的一番“手术”后，竟然能够变得如此高效。这种对底层工作原理的深入探索，让我对程序的执行效率有了全新的认识，也让我开始反思自己在编写代码时，是否能够更加注重细节，从而写出更优化的程序。

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这本书在“数据库系统”的讲解上，也给我带来了不少启发。我一直以为数据库只是一个存储数据的容器，但读完这本书，我才意识到数据库系统远不止于此。它不仅仅是数据的“仓库”，更是数据的“管家”，负责数据的安全、高效存取以及一致性。作者深入浅出地讲解了数据库的事务管理、并发控制、索引机制等核心概念。尤其是关于事务的ACID特性，作者用生活中的例子，将抽象的原子性、一致性、隔离性、持久性解释得淋漓尽致，让我深刻理解了为什么数据库能够保证数据的可靠性。此外，关于索引的讲解，也让我明白了一个好的索引设计，对于提升数据库查询效率有多么重要，这对我未来在实际工作中设计数据库，会有很大的帮助。

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这本书对于我理解“网络通信”的底层逻辑，起到了至关重要的作用。在过去，我只是知道“上网”是怎么回事，但对于数据是如何在互联网上传输的，却是一无所知。这本书从网络协议栈的各个层次，详细地介绍了TCP/IP协议族的运作方式。从最底层的物理层，到应用层，作者层层递进，将复杂的数据包传输过程，拆解成一个个易于理解的单元。我特别喜欢关于HTTP协议的部分，它不仅仅是简单地介绍了一些请求和响应的状态码，而是深入剖析了HTTP的连接方式、缓存机制，以及如何通过这些机制来优化网页加载速度。当我看到那些我们每天都在使用的网页，背后竟然是如此精妙的协议在支撑，我不禁感叹技术的魅力。这本书让我不再是那个被动接收网络服务的用户，而是能够对网络通信有更主动的理解。

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初次捧读这本书，我原本以为它会是一本枯燥乏味的理论堆砌，毕竟“计算机系统”这个词本身就带有一种技术硬核的印象。然而，当我翻开第一页，就被它严谨又不失生动的叙述风格深深吸引。作者巧妙地将那些原本可能令人望而却步的底层原理，通过生动的比喻和贴近现实的例子，层层剥开，展现出计算机系统是如何从最基础的二进制指令，一步步构建出我们日常所见的复杂软件的。我尤其喜欢其中关于内存管理的部分，它没有停留在抽象的概念上，而是深入剖析了不同内存模型的工作机制，以及它们如何影响程序的性能和稳定性。那种感觉就像是进入了一个精密的机器内部，看到每一个齿轮、每一个螺丝钉是如何协同运作，最终驱动整个系统流畅运转。读完这一章节，我感觉自己对程序运行的本质有了更深刻的理解，不再仅仅是停留在代码的层面，而是能够触及到更深层的硬件交互。

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坦白说，我在阅读这本书之前，对“操作系统”这个概念的认知非常有限，觉得它不过是电脑后台的一个自动运行的程序罢了。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。作者用一种非常易懂的方式，讲解了操作系统的核心功能，比如进程调度、内存分配、文件系统管理等等。其中，对进程调度的详细阐述，让我第一次真正理解了为什么我的电脑可以同时运行多个程序，而且它们之间互不干扰。我印象最深刻的是关于“死锁”的章节，作者通过一个生动的场景模拟，将抽象的死锁问题具象化，让我们能够直观地感受到多线程协作中可能出现的各种风险，以及操作系统如何通过各种策略来规避这些风险。这种化繁为简的讲解能力，让我觉得这本书不仅适合计算机专业的学生，对于任何对计算机工作原理感到好奇的普通读者来说，都是一本绝佳的启蒙读物。

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