计算机组成原理例题分析与习题解答 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:谢树煜

出品人:

页数:145

译者:

出版时间:2005-4

价格:15.0

装帧:平装

isbn号码:9787302106210

丛书系列:

图书标签:

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计算机系统与网络安全深度解析 导论：从硬件基础到前沿挑战 第一部分：计算机系统架构与底层原理 本书旨在为读者构建一个全面、深入的计算机系统知识体系，聚焦于现代计算架构的设计哲学、底层工作机制及其演进方向。我们不探讨特定的例题解析或习题解答，而是致力于剖析支撑所有软件运行的硬件与固件基础。 第一章：数据表示与运算 本章首先系统梳理了信息在计算机内部的存储形式。内容涵盖定点数与浮点数的二进制表示标准（IEEE 754），重点分析了不同精度浮点运算的溢出、下溢及舍入机制如何影响计算的精确性与稳定性。随后，深入探讨了算术逻辑单元（ALU）的设计原理，包括补码运算的实现细节、乘法器（如Booth算法）和除法器（如恢复余数法）的工作流程，以及如何通过流水线技术优化吞吐量。我们强调了数据在不同层次存储器间高效转换的基础逻辑。 第二章：指令系统与程序执行模型 本章聚焦于中央处理器（CPU）与软件之间的接口——指令集架构（ISA）。详细解析了RISC（精简指令集计算机）与CISC（复杂指令集计算机）的设计哲学差异及其对编译器优化的影响。内容包括指令的格式、寻址模式的分类（如立即数寻址、寄存器间接寻址），以及指令的时序与控制。重点阐述了微程序控制单元与硬布线控制单元的设计考量，以及如何通过控制信号序列驱动CPU完成取指、译码、执行、访存和写回这五个基本周期。 第三章：中央处理器（CPU）结构与性能优化 本部分是系统核心的深入剖析。我们将详细介绍超标量（Superscalar）处理器的结构，包括指令预取、分支预测单元（如两级预测器、Gshare）的准确性分析及其对分支延迟的影响。随后，重点讲解指令级并行（ILP）的核心技术：数据流图、指令调度以及乱序执行（Out-of-Order Execution）机制。我们将剖析保留站（Reservation Stations）、重排序缓冲（Reorder Buffer, ROB）和寄存器重命名的作用，解释它们如何突破指令依赖性，最大化并行度。 第四章：存储系统层次结构 本章系统地描绘了从寄存器到二级存储器构成的存储金字塔。我们详尽分析了CPU寄存器文件、高速缓存（Cache）的原理与设计。内容包括多级缓存的组织方式（直接映射、组相联、全相联）、Cache一致性协议（如MESI、MOESI）的运作流程及其在多核系统中的重要性。同时，深入探讨了虚拟内存管理，包括页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的加速作用，以及操作系统的内存保护机制。 第五章：总线、I/O系统与并行计算 本章讨论了系统组件间数据传输的基础设施。详细阐述了同步总线与异步总线的仲裁机制（如链式查询、计数法）。输入/输出（I/O）子系统方面，分析了程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）的工作流程，对比了它们在系统负载下的效率差异。此外，简要介绍了多处理器系统中的互连网络拓扑结构（如Hypercube、Mesh）。 --- 第二部分：网络基础、安全威胁与防御策略 本书的第二部分转向现代计算环境中至关重要的网络通信和信息安全领域，提供对这些领域的结构性理解，而非具体网络协议的配置或渗透测试技巧。 第六章：计算机网络协议栈深度解析 本章超越简单的OSI或TCP/IP模型描述，深入探讨关键协议栈层的设计决策。在数据链路层，分析了CSMA/CD与CSMA/CA的工作机制及其在不同接入环境中的适用性。在网络层，重点分析了IP地址划分的演变、路由选择算法（如Dijkstra的SPF算法在OSPF中的应用）的工作原理，以及IPv4向IPv6过渡面临的挑战。在传输层，详细比较了TCP（面向连接的可靠性保证机制，如滑动窗口、拥塞控制的Tahoe/Reno/CUBIC算法）与UDP（无连接的效率优势）的设计权衡。 第七章：网络安全基础与威胁模型 本章构建了信息安全的基本理论框架。内容包括保密性、完整性、可用性（CIA三元组）的概念。重点分析了现代网络攻击的分类，如拒绝服务攻击（DDoS的原理）、中间人攻击（MiTM）的实现逻辑，以及针对应用层协议（如HTTP/S）的常见漏洞模型。 第八章：密码学原理与现代加密技术 本章专注于构建安全通信的数学基石。详述了对称加密算法（如AES的分轮结构与S盒设计）和非对称加密算法（如RSA的模幂运算与密钥生成过程）。特别强调了数字签名的原理，包括哈希函数在保证数据完整性中的作用，以及公钥基础设施（PKI）中证书的签发与验证流程。 第九章：系统级安全加固与防御 本章关注如何从系统架构层面提升抵御能力。内容涉及操作系统内核的安全特性，例如地址空间布局随机化（ASLR）如何干扰攻击者的内存定位。我们分析了防火墙（Stateful Packet Inspection）的工作原理，以及入侵检测系统（IDS）如何通过特征匹配和异常行为分析来识别恶意流量。此外，探讨了可信计算基（TCG）和安全启动（Secure Boot）在系统启动完整性验证中的作用。 总结 本书提供了一个从硅片到云端的、结构化的计算机科学视角。它侧重于原理的“为什么”和“如何实现”，而非具体的实验操作步骤或特定考点的训练，旨在培养读者对复杂计算系统进行深层次分析和设计的能力。

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这本书的语言风格呈现出一种令人费解的“学术冷漠感”。作者似乎有一种强烈的倾向，倾向于使用最复杂、最晦涩的术语来描述最基础的概念，仿佛生怕读者太容易理解似的。例如，描述数据通路中的多路选择器（MUX）时，书中使用了“拓扑冗余的信号汇流接口单元”这种拗口的表达，而不是直接采用行业内通用的、简洁明了的术语。这种文风使得阅读过程异常沉重，每翻过一页都需要花费额外的精力去“翻译”作者试图表达的意思。我经常需要对照其他更通俗易懂的资料，才能厘清书中某些段落到底想表达的那个最核心的思想。对于那些需要快速掌握关键知识点的自学者而言，这本书提供的不是学习的阶梯，而更像是一堵由复杂的句法结构和过时的专业术语堆砌起来的墙。它更像是写给同行之间互相印证的文献，而非面向下一代工程师的入门指南。

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我花了大量时间试图在书中找到对“中断处理流程”的深入剖析，结果发现这部分内容简直是蜻蜓点水，敷衍了事。作者似乎认为只要画出一个简单的状态转移图，读者就能自动领悟其背后的复杂时序逻辑和多级优先级的冲突解决机制。然而，现实是，书里对“中断向量表”的解释极其简略，完全没有提供任何实际案例来演示当多个外部设备同时请求中断时，硬件是如何在纳秒级别内完成上下文保存和恢复的。更别提针对不同架构（比如x86和ARM）下中断控制器的差异性对比了，书中似乎将所有计算机系统都抽象成了一个理想化的、不存在于现实的黑箱模型。这种处理方式，对于那些真正想深入理解操作系统内核如何与硬件交互的进阶学习者来说，简直是浪费时间。我们需要的不是教科书式的定义罗列，而是深入到寄存器级别、时钟周期级别的细致剖析，这本书显然没有提供这样的深度和广度。

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我对书中对“Cache一致性协议”的阐述感到非常失望。这部分内容是现代多核处理器设计中的核心难点，涉及复杂的并发控制和内存模型。然而，书中对MESI协议的介绍，只是简单地列出了四种状态及其转换条件，缺乏对写回（Write-back）和写穿（Write-through）策略在实际性能影响上的量化分析。更要命的是，书中完全没有提及并发访问对缓存行锁定的影响，以及如何利用硬件屏障（Hardware Barriers）来确保跨核数据可见性。读完这部分，我对于如何设计一个高效的缓存系统依然感到一片茫然，感觉自己像是听了一场关于游泳理论的讲座，但从未真正接触过水。对于一个声称是“例题分析”的教材来说，它错失了将抽象协议与具体性能指标挂钩的最佳机会，导致理论知识无法有效地转化为实际工程判断力。

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这本书的习题部分，如果可以称之为“习题”的话，更像是某种晦涩难懂的谜语集合。选择题的干扰项设置得非常具有迷惑性，但其迷惑性的来源并非是知识点的细微差别，而是语句本身的歧义和逻辑上的不严谨。我遇到的一个关于浮点数溢出判断的题目，其正确答案的解析竟然依赖于对某个特定指令集文档的特定版本中的一个未被广泛引用的脚注的理解。这不是在考察你对“计算机组成原理”核心概念的掌握程度，而是在测试你是否死记硬背了某一套特定的参考资料。更不用说那些所谓的“分析题”了，它们往往只给出一个输入和要求，却缺失了必要的边界条件和环境假设，导致对同一个问题可以得出数个在理论上都成立的答案。这使得自我检验的学习过程充满了挫败感，因为你无法确定你的“错误”是因为理解偏差，还是因为题目本身的设计缺陷。

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这本书的排版和设计简直是一场视觉灾难，拿到手里就感觉像是翻阅一本上世纪八十年代的教科书。纸张质量粗糙得让人心疼，油墨似乎也用得非常节省，很多公式和图表的线条模糊不清，尤其是在涉及到复杂的逻辑门电路和总线结构示意图时，那简直是对眼睛的折磨。我不得不找来放大镜才能勉强辨认出一些关键的标注。更令人抓狂的是，章节之间的过渡生硬得像被生生撕开，完全没有逻辑上的连贯性。你读完一个关于CPU执行周期的部分，下一页可能就跳到了内存的刷新机制，中间没有任何过渡性的文字引导读者进行思维的转换。对于初学者来说，这种阅读体验无疑是劝退的，它不仅没有起到辅助理解的作用，反而凭空增加了理解知识点的认知负荷，让人觉得编写者似乎完全没有站在读者的角度去考虑如何优化学习路径。我非常期待能有一个更现代、更清晰的版本出现，至少在视觉传达上能跟上时代的发展，否则，再好的内容也容易被糟糕的外表所掩盖。

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