浮点计算编程原理、实现与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:刘纯根

出品人:

页数:301

译者:

出版时间:2008-8

价格:37.00元

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isbn号码:9787111243830

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《深入探索：软件架构设计精要》 内容简介： 在软件开发日新月异的今天，一个优秀、稳定且易于维护的软件系统，其基石往往在于其精心设计的架构。本书《深入探索：软件架构设计精要》并非探讨低层运算原理或特定数据类型的处理细节，而是将目光聚焦于构建强大软件的宏观蓝图——软件架构。我们致力于剖析软件架构设计的核心理念、关键原则、常用模式及其在不同应用场景下的落地实践，旨在为开发者、架构师以及对软件系统构建有深入需求的读者，提供一套系统而实用的指导。 本书内容涵盖了从软件架构的定义与价值，到不同架构风格的权衡与选择，再到具体的技术实现策略，力求全面而深入地展现软件架构设计的复杂性与艺术性。我们不会深入探讨二进制层面或浮点数运算的精度问题，而是专注于如何通过合理的架构决策，确保软件在可扩展性、可维护性、性能、安全性等多个维度上取得平衡，最终交付高质量的软件产品。 第一部分：软件架构的基石——理解与定义 在深入探讨具体的架构设计之前，我们首先要建立对软件架构的清晰认识。本部分将阐述软件架构是什么，它为何如此重要，以及它在软件生命周期中所扮演的角色。我们将定义架构设计的核心目标，例如应对复杂性、降低风险、促进团队协作、支持业务演进等。 什么是软件架构？ 我们将提供一个通俗易懂但又严谨的定义，将其视为系统的高层结构，即组件、它们之间的关系以及指导其设计的原则。这不仅仅是代码的堆叠，而是对系统整体形态、行为和演化路径的规划。 架构的价值所在： 为什么我们要花费大量时间和精力进行架构设计？本书将从多个维度解析架构设计的价值： 应对复杂性： 随着软件功能的增加和业务逻辑的演化，系统复杂度呈指数级增长。优秀的架构能够有效地管理这种复杂性，将系统分解为可控的模块。 降低风险： 提前考虑关键的设计决策，可以规避潜在的技术债务、性能瓶颈和安全漏洞，减少后期返工的成本和风险。 支持业务目标： 软件架构必须服务于业务需求。一个灵活的架构能够快速响应市场变化，支持新功能的上线，延长软件的生命周期。 促进团队协作： 清晰的架构定义了不同组件的职责和交互方式，使得跨团队协作更加高效，开发人员能够专注于自己的领域。 实现可维护性与可扩展性： 易于理解、修改和扩展的架构是高质量软件的重要标志。 架构与设计的区别与联系： 我们将区分架构设计和详细设计，强调架构关注的是“做什么”和“如何组织”，而详细设计则聚焦于“具体如何实现”。两者相辅相成，共同塑造软件的最终形态。 软件架构的视角： 不同的利益相关者（开发者、项目经理、产品经理、用户）对软件架构有着不同的视角和关注点。理解这些视角有助于做出更全面的架构决策。 第二部分：驾驭多样性——选择合适的架构风格 不存在放之四海而皆准的“最佳”架构风格。每种架构风格都有其优势和适用场景。本部分将详细介绍几种主流的软件架构风格，分析它们的特点、适用范围、优缺点，以及如何在具体项目中做出权衡和选择。 单体架构（Monolithic Architecture）： 介绍其基本概念、优缺点，以及在小型项目或初期阶段的应用。 微服务架构（Microservices Architecture）： 深入剖析微服务的设计理念，包括服务的独立部署、技术异构性、通信机制等。重点讨论其带来的好处（高可用性、弹性、技术自由度）以及面临的挑战（分布式系统的复杂性、运维成本）。 事件驱动架构（Event-Driven Architecture, EDA）： 解释事件作为核心通信原语的概念，探讨发布/订阅模式、消息队列的应用，以及EDA在解耦、实时性、可扩展性方面的优势。 分层架构（Layered Architecture）： 阐述如何将系统划分为逻辑层，如表现层、业务逻辑层、数据访问层，以及这种分层的收益。 客户端-服务器架构（Client-Server Architecture）： 回顾经典的C/S模型，及其在网络应用中的演变。 模型-视图-控制器（MVC）及相关模式： 探讨MVC在组织UI代码方面的作用，以及其变种（MVP, MVVM）的适用性。 管道-过滤器架构（Pipe-and-Filter Architecture）： 介绍如何通过一系列独立处理单元（过滤器）串联处理数据流，适用于数据处理和转换的场景。 其他架构风格简介： 简要提及服务导向架构（SOA）、空间架构等，拓宽读者的视野。 第三部分：架构设计的关键原则与实践 优秀的架构设计并非一蹴而就，而是遵循一系列经过时间检验的原则和最佳实践。本部分将深入探讨这些原则，并结合实际案例进行说明。 关注点分离（Separation of Concerns, SoC）： 强调将不同的功能模块划分给不同的组件，使每个组件只负责一个独立的功能。 高内聚，低耦合（High Cohesion, Low Coupling）： 深入剖析这两个核心概念，解释为何组件内部应紧密相关（高内聚），而组件之间的依赖应尽可能少（低耦合），以及它们对系统可维护性和可扩展性的影响。 可扩展性（Scalability）： 讨论水平扩展与垂直扩展的区别，以及如何在架构层面为未来的容量增长做好准备。 可用性与容错性（Availability and Fault Tolerance）： 探讨如何设计系统以应对硬件故障、网络问题和软件错误，保证服务的持续可用。 性能（Performance）： 分析影响系统性能的关键因素，以及在架构设计中需要考虑的性能优化策略，例如缓存、异步处理等。 安全性（Security）： 强调安全是架构设计中不可忽视的一环，讨论如何将安全考虑融入系统设计，例如身份验证、授权、数据加密等。 可维护性（Maintainability）： 如何让代码和系统更容易理解、修改和修复。 可测试性（Testability）： 设计易于进行单元测试、集成测试和端到端测试的架构。 领域驱动设计（Domain-Driven Design, DDD）与架构： 探讨DDD的核心理念（限界上下文、领域模型、通用语言），以及它如何指导微服务等现代架构的设计。 第四部分：架构的实现与演进 架构并非静止不变的概念，而是在软件生命周期中不断演进的。本部分将关注架构的落地过程以及如何应对变化。 架构决策记录（Architecture Decision Records, ADR）： 介绍ADR的作用，即记录架构决策及其背后的原因，为团队提供清晰的决策依据。 技术选型与架构： 如何根据项目需求、团队能力和生态系统选择合适的技术栈，以及这些选择如何反哺架构设计。 API设计与管理： 探讨良好的API设计原则，以及API网关、版本控制等在分布式系统中的作用。 数据架构与存储： 讨论不同数据存储方案（关系型数据库、NoSQL数据库、数据仓库）的选择，以及它们如何影响整体架构。 基础设施与部署（Infrastructure and Deployment）： 探讨容器化（Docker）、编排（Kubernetes）等技术如何支持现代软件架构的部署和管理。 架构的演进与重构： 随着业务发展和技术进步，架构需要适时调整。本书将讨论如何识别架构的瓶颈，以及如何进行架构的演进和重构。 架构的评估与度量： 如何通过架构评审、度量指标等方式来评估架构的健康状况。 第五部分：案例分析与行业实践 理论学习需要与实际应用相结合。本部分将通过具体的行业案例，展示不同架构风格在实际项目中的应用，以及架构师如何应对真实世界中的挑战。我们将分析一些知名企业的成功案例，以及可能遇到的常见陷阱。 目标读者： 本书面向所有对软件系统构建有兴趣的读者，包括但不限于： 初级及中级软件开发者： 希望提升对软件系统整体设计的理解，避免在编码中“埋雷”。 资深开发者与技术负责人： 需要系统地梳理和深化架构设计知识，为团队做出更优的决策。 软件架构师： 寻求新的架构理念、模式和实践，以及在复杂场景下的解决方案。 项目经理与产品经理： 期望理解技术决策如何影响项目进度、成本和产品质量。 计算机科学专业的学生： 希望在理论学习之外，获得对软件工程实践的深入认识。 《深入探索：软件架构设计精要》将带领您跨越技术实现的细节，领略软件架构的宏伟图景，助您构建更健壮、更灵活、更具生命力的软件系统。

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作为一名资深的软件开发者，我阅读了市面上不少关于底层计算的书籍，但很少有能像这本书一样，在保持学术严谨性的同时，兼顾到工程实践的落地性。最让我感到惊喜的是，书中对未来趋势的探讨，例如在FPGA和GPU上实现自定义浮点格式和运算的挑战与机遇，这显示出作者的视野并没有局限于现有的标准。它鼓励读者去思考，在数据爆炸的时代，我们如何才能更有效地利用计算资源。这本书提供了一个坚实的理论基石，让我们可以自信地去探索和创新，而不是仅仅停留在调用库函数、对结果产生“差不多就行”的模糊认知上。它真正做到了“授人以渔”，教会我们如何驾驭这把“双刃剑”——浮点计算。

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这本书的深度和广度简直令人惊叹！它不仅仅是一本介绍浮点计算基础知识的教科书，更像是一份详尽的指南，将理论与实践完美地结合在一起。从最底层的硬件实现，到高层的算法优化，作者似乎把所有相关的知识点都梳理得井井有条。我特别喜欢其中关于IEEE 754标准的深入剖析，很多教科书只是浅尝辄止，但这里却细致地讲解了舍入误差、特殊值的处理以及各种陷阱，让人对浮点数的“不精确性”有了更深刻的理解。对于那些希望从根本上理解计算机如何处理实数运算的工程师和学生来说，这本书无疑是宝库。阅读过程中，我时常需要停下来，对照着代码示例反复琢磨，才能真正消化其中的精髓。这种需要动脑筋、而不是被动接收知识的阅读体验，是现在很多技术书籍所缺乏的。

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这本书的作者展现出了一种罕见的、跨学科的知识整合能力。它巧妙地将计算机体系结构、离散数学以及高级数值分析的知识点编织在一起，形成了一个逻辑严密的整体。我印象特别深刻的是关于向量化浮点运算的章节，它不仅讲解了SIMD指令集的工作原理，还深入探讨了编译器如何优化循环以最大限度地利用这些并行能力。这种自底向上、层层深入的讲解结构，使得读者能够清晰地看到软件层面上的一个决定是如何映射到硬件层面的具体执行单元上的。这种洞察力，对于希望成为真正“全栈”系统工程师的人来说，是不可或缺的。它不仅仅教会你“怎么做”，更重要的是教会你“为什么应该这样做”。

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这本书的实战价值，远远超出了我对一本“原理”书籍的预期。我过去在处理一些涉及金融计算和科学模拟的复杂项目时，经常因为对浮点误差控制不当而导致结果偏差巨大。这本书提供了一套系统性的方法论来识别和缓解这些问题。它没有停留在理论层面，而是提供了大量的代码片段和实际案例分析，展示了在不同编程语言和不同硬件架构下，如何编写出鲁棒性更强的数值代码。对于那些需要处理高精度要求的应用场景，比如机器学习模型的训练优化或者大型物理模拟，这本书简直是“救命稻草”。我已经开始将书中的一些最佳实践应用到我当前的项目中，效果立竿见影，代码的稳定性和可预测性得到了极大的提升。

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说实话，我原本以为这是一本会非常枯燥的技术手册，毕竟“原理”、“实现”这些词听起来就让人望而却步。然而，这本书的叙述方式出乎意料地流畅和引人入胜。作者似乎非常懂得如何用生动的语言去解释那些原本晦涩的数学概念。特别是关于如何设计高效且准确的浮点运算单元那几章，简直就像是听一位经验丰富的架构师在娓娓道来他多年的设计心路历程。那些图表和流程图的绘制得极其清晰，即便是初次接触这个领域的读者，也能通过它们的引导，逐步构建起完整的知识框架。它成功地将抽象的计算机科学理论，转化为了可以触摸、可以验证的工程实践，这种能力的培养，对于我们日常的性能调优和数值分析工作至关重要。

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