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出版者:中国科学技术大学出版社

作者:李敬兆

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2006-9

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787312018077

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 大学教材
• 计算机入门
• 高等教育
• 信息技术
• 编程基础
• 数据结构
• 算法
• 操作系统
• 网络基础

数字时代的基石：深入理解信息技术与计算思维 书籍简介 本书旨在为所有对信息技术领域抱有浓厚兴趣，或需要在其专业领域内有效运用计算工具的读者，提供一个全面而扎实的理论与实践基础。我们深知，在当今这个由数据驱动、算法塑造的时代，对计算机科学核心概念的理解已不再是专业技术人员的专属技能，而是现代公民必备的核心素养之一。本书将从宏观视角出发，层层递进，剖析现代计算系统的运作原理、逻辑基础以及其在社会各个层面的广泛应用。 第一部分：计算的本质与历史脉络 本部分将带领读者回顾人类历史上信息处理方式的演变，为理解现代计算机的出现奠定历史和哲学基础。 1. 信息与数据的语义界定： 我们将精确区分“信息”、“数据”和“知识”之间的区别与联系。探讨信息论的基本原理，如香农的信息熵，它如何量化不确定性，并奠定数据压缩和传输的理论基础。读者将学习到，数据不仅仅是数字的堆砌，而是承载特定意义的符号系统。 2. 计算的逻辑基石： 深入探讨图灵机模型。这不是为了展示复杂的数学推导，而是为了清晰阐明“什么是可计算的”这一根本性问题。通过对图灵机及其局限性的讨论，读者将理解算法的本质，以及什么是不可判定问题。随后，我们将介绍布尔代数及其在数字电路中的应用，揭示所有复杂计算最终都归结为对“真”与“假”的逻辑操作。 3. 计算机体系结构的演进： 从早期的机械计算装置，到冯·诺依曼体系结构的确立，本书将详细解析现代计算机的五大核心部件（输入、输出、存储、运算器、控制器）如何协同工作。重点分析指令集架构（ISA）的设计哲学，以及现代CPU如何通过流水线、缓存层次结构（L1, L2, L3 Cache）和分支预测等技术，实现超越其理论时钟周期的实际性能提升。我们将着重探讨存储器（RAM、ROM、固态硬盘）的物理原理和访问延迟差异，这对优化程序性能至关重要。 第二部分：软件世界的构建与运作 如果说硬件是计算的躯体，那么软件则是赋予其灵魂的逻辑指令集。本部分专注于软件的层次结构和开发范式。 4. 编程语言的生态系统： 我们将对不同类型的编程语言进行分类和比较，包括机器语言、汇编语言、高级语言（如面向过程、面向对象、函数式）。重点分析编译型语言与解释型语言的工作流程，以及它们在执行效率和开发灵活性上的权衡。本书将不会深入具体语言的语法细节，而是着重于理解抽象机制：类型系统（强类型与弱类型）、内存管理（栈与堆）、以及代码抽象的层级。 5. 操作系统：资源的总管家： 操作系统（OS）是连接硬件与应用程序的桥梁。我们将深入探讨操作系统的核心功能：进程与线程的概念（区分并发与并行）、调度算法（如时间片轮转、优先级调度）如何确保资源公平分配、内存管理（分页、分段机制）如何实现虚拟内存，以及I/O系统的运作流程。理解这些机制，是编写高效、稳定应用程序的前提。 6. 数据结构与算法的精妙设计： 这是计算效率的核心。本书将系统介绍基本的数据结构，如数组、链表、栈、队列、树（特别是二叉搜索树和平衡树如AVL/红黑树）、图。对于算法，我们将侧重于分析其复杂度，使用大O表示法来衡量其性能随输入规模增长的变化趋势。我们将探讨排序（如快速排序、归并排序）和搜索（如二分查找）的优化策略，以及动态规划和贪心算法的适用场景，培养读者解决复杂问题的结构化思维。 第三部分：连接世界的网络与安全 现代计算的价值在于其互联性。本部分将解构支撑全球信息交换的网络架构和保障数据安全的必要措施。 7. 网络通信的层次化模型： 详细介绍TCP/IP协议簇的结构，重点讲解OSI七层模型（或更实用的五层模型）中每一层的职责。深入剖析IP寻址（IPv4/IPv6）的机制，TCP如何实现可靠数据传输（三次握手、四次挥手），以及DNS系统如何将易记的域名解析为机器可读的IP地址。理解这些协议栈，能帮助读者诊断网络故障并设计分布式应用。 8. 数据库系统与数据管理： 探讨数据持久化的重要性。我们将对比关系型数据库（SQL）和非关系型数据库（NoSQL）的设计哲学和适用场景。重点讲解关系代数的基础操作、范式理论（Normalization）如何确保数据一致性和冗余最小化，以及数据库事务（ACID特性）在保证数据完整性中的核心作用。 9. 信息安全与隐私保护： 在互联世界中，安全是永恒的主题。本部分将介绍加密技术的基本原理，区分对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）的应用场景。探讨公钥基础设施（PKI）如何实现身份验证。同时，我们将分析常见的网络攻击类型（如DDoS、SQL注入、跨站脚本XSS），并提供基础的安全防护策略，强调数据生命周期中的安全责任。 第四部分：计算的未来图景与社会影响 最后，本书将展望计算技术的前沿发展，并探讨其对社会伦理和未来职业的深远影响。 10. 前沿计算范式的探索： 介绍当前和未来的计算热点。包括云计算的架构（IaaS, PaaS, SaaS）及其带来的弹性计算模式；大数据处理的技术栈（如Hadoop生态、MapReduce思想）；以及机器学习和人工智能（AI）的理论基础，重点解释监督学习、无监督学习的基本区别，以及神经网络的结构初探。此外，还将简要介绍量子计算的基本概念，及其对现有计算范式的潜在颠覆性。 11. 算法伦理与计算的社会责任： 随着计算能力越来越强大，其决策的公正性和透明度成为关键议题。我们将探讨算法偏见（Algorithmic Bias）的来源，讨论数据隐私（如GDPR、差分隐私技术）的保护必要性，以及深度伪造（Deepfake）等技术带来的信息真实性挑战。培养读者以负责任的态度使用和设计计算工具的意识。 本书的结构设计旨在提供一个连贯的知识体系，帮助读者从零开始，构建起一个关于现代信息技术世界的清晰认知地图，使其能够自信地面对未来技术挑战，并成为信息时代的积极参与者和创造者。

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这本计算机入门书的排版简直是一场灾难，打开书的第一页就让我感觉像是掉进了一个迷宫。字体大小的设置毫无章法可言，有些地方密密麻麻挤在一起，几乎要连成一片，看着就让人头疼；而另一些地方又大得夸张，仿佛在刻意浪费纸张空间。更别提那些图示和代码块的对齐问题了，简直是东倒西歪，完全没有经过任何专业的设计排版。我试图跟随书中的步骤去理解某个核心概念，结果光是辨认清楚图上的箭头指向和文字块之间的层级关系，就耗费了我大量的时间和精力。这严重影响了阅读的流畅性和学习的效率。一本面向初学者的教材，理应以清晰易懂为首要目标，但这本书似乎完全反其道而行之，让原本可能就不那么轻松的入门学习过程，变得异常晦涩和令人沮丧。我不得不频繁地在不同章节间来回翻找，试图理清作者的思路，但那混乱的视觉呈现方式，只会让我的思绪更加混乱。说实话，如果不是为了应付考试，我真想立刻把它束之高阁。

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这本书的语言风格，简直是一场灾难性的智力挑战。它充满了大量冗长、晦涩且缺乏必要解释的技术术语，仿佛作者写给的不是“基础教程”的学生，而是已经身处学术高阶领域的专家。每一个新概念的引入，都没有提供一个平易近人、贴近生活的类比或解释，而是直接抛出定义，期望读者能够凭空理解。很多句子结构复杂到需要我反复阅读三四遍，才能勉强捕捉到作者试图表达的核心意思。更糟糕的是，作者在解释那些至关重要的逻辑跳转点时，态度极其敷衍，往往一笔带过，留下了巨大的理解真空。比如，在讨论二进制转换时，关键的进位和借位规则，只是草草提了一句，没有足够的图示或详细的算例来支撑。这使得读者在遇到困难时，完全无法从书中找到自我修正的路径，只能被迫转向网络搜索那些真正能把事情讲清楚的第三方资源。这种写作方式，彻底违背了“教程”应当承担的教导和引导责任。

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我注意到这本书在逻辑结构上的组织，存在着严重的跳跃性和不连贯性。它似乎将许多相互关联的主题，随意地、没有过渡地放置在了不同的章节中。例如，在第三章初次引入了“内存地址”的概念，但直到第七章才开始详细解释“堆栈”和“堆”的运作差异，而这两个概念在第三章的讨论中其实已经隐含了必要的基础。这种零散化的知识点分布，极大地增加了学习者构建完整认知模型的难度。每次我试图将前几章的内容串联起来，形成一个关于计算机如何执行程序的宏观图景时，都会因为知识点被分割得太过细碎而感到力不从心。好的教程应该像一条精心铺设的轨道，引导知识点层层递进，确保每一步都为下一步的深入打下坚实的基础。然而，这本书给我的感觉更像是一堆散落的零件，等待读者自己去摸索如何组装，这种低效的学习体验让人感到非常沮丧。

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我必须指出，这本书在内容的前沿性和实用性方面，表现得非常保守，甚至可以说是落后了。它似乎完全沉浸在十年前的教学理念中，对于当今信息技术领域正在发生的主流变革——比如云计算的基础概念、现代编程范式的初步介绍，甚至是当前操作系统和网络协议的一些实际应用场景——几乎没有涉及。书中的案例和示例代码，都显得极其陈旧和脱离实际工作环境。例如，在讲解文件系统时，它还停留在对早期磁盘结构的细致剖析，却对现代固态硬盘的工作原理和性能优化避而不谈。对于一个渴望了解“现在计算机世界是如何运作”的学生来说，这本书提供的知识就像是博物馆里的展品，虽然具有历史价值，但对于解决当下的问题几乎毫无帮助。我希望看到的，是能将理论知识与现代技术趋势挂钩的引导，而不是仅仅停留在对基础概念的机械重复。这种滞后的内容深度，让我对作者的专业视野产生了深深的怀疑，感觉自己花费时间学习的，是一套即将被淘汰的知识体系。

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这本书的习题设计，简直是对学习积极性的无情打击。它们要么过于简单，仅仅是机械地重复课本中刚刚出现过的定义，没有任何需要深入思考的环节，学习起来索然无味；要么就是难度陡增，提出的问题要求读者综合运用好几个章节中那些本身就讲得不够清晰的概念，甚至需要去挖掘课本之外的、更为深奥的知识点才能勉强作答。这些“突兀的深水区”完全没有循序渐进的过程，直接将初学者推向了绝境。我甚至怀疑这些习题是不是经过了任何教学实践的检验。它们更像是作者为展示自己知识广度而设置的“知识炫技场”，而非是帮助读者巩固和内化所学知识的有效工具。对于一本基础教材而言，习题集应该起到查漏补缺、引导探索的作用，而不是成为劝退初学者的拦路虎。这种失衡的练习难度梯度，让我对通过完成这些练习来评估自己学习进度的想法彻底失去了兴趣。

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