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出版者:Prentice Hall PTR

作者:Maarten Van Steen

出品人:

页数:568

译者:

出版时间:1995-01-15

价格:USD 69.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780133824254

丛书系列:

图书标签:

• 计算机组织与结构
• 计算机网络
• 体系结构
• 数字逻辑
• 汇编语言
• 操作系统
• 数据通信
• 计算机体系结构
• 网络原理
• 硬件设计

《计算机与网络概论》 本书旨在为读者构建一个坚实的计算机与网络基础知识体系，从最基本的计算概念出发，逐步深入到现代网络架构的各个层面。我们不局限于某一本具体的著作，而是力求全面地呈现计算机科学与技术领域的核心原理和演进脉络，为深入学习和实践打下坚实的基础。 第一部分：计算机系统基础 我们将从计算机的构成要素开始，探究现代计算设备的“心脏”——中央处理器（CPU）。读者将了解CPU的内部结构，包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）以及寄存器等关键组件，并学习指令集架构（ISA）如何定义CPU能执行的操作。我们将深入探讨指令周期的工作原理，即取指、译码、执行、写回的完整流程，以及流水线技术如何提升CPU的执行效率。 此外，我们还将详细阐述计算机的内存系统。这包括了各种类型的存储器，如易失性的随机存取存储器（RAM）和非易失性的只读存储器（ROM），以及它们在计算机系统中的不同角色。我们将重点介绍内存层次结构，从速度最快的CPU缓存（Cache）到主内存（RAM），再到辅助存储设备（如硬盘驱动器和固态驱动器），理解它们如何协同工作，平衡性能与成本。同时，我们将探讨虚拟内存的概念，以及操作系统如何通过分页和分段技术来管理和优化内存使用。 输入/输出（I/O）设备是计算机与外部世界交互的桥梁。本部分将介绍各种I/O设备的工作原理，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等通用设备，以及更专业的网络接口卡（NIC）、图形处理器（GPU）等。我们将深入理解I/O接口和总线的工作机制，例如PCIe总线是如何实现设备之间高速通信的。同时，我们将探讨中断机制，以及CPU如何处理来自I/O设备的请求。 第二部分：操作系统与软件 操作系统是计算机硬件与用户之间的关键接口。本书将深入剖析操作系统的核心功能，包括进程管理、内存管理、文件系统管理以及设备管理。读者将了解进程与线程的概念，以及调度算法如何决定CPU资源的分配。我们将详细阐述内存管理技术，如分段、分页和内存保护，确保多任务环境下的安全和高效。 文件系统作为管理数据的核心，也将被重点介绍。我们将探讨不同类型的文件系统（如FAT、NTFS、Ext4）的设计思想，以及文件存储、检索和访问的机制。此外，我们还将讲解设备驱动程序的作用，以及它们如何使操作系统能够与特定的硬件设备进行通信。 在软件层面，我们将简要回顾程序的开发生命周期，从源代码的编写到编译、链接以及最终的可执行文件的生成。我们将提及不同的编程语言范式（如命令式、面向对象、函数式），并探讨软件工程的基本原则，如模块化、抽象和信息隐藏，它们对于构建可维护和可扩展的软件至关重要。 第三部分：计算机网络原理 本部分将是本书的核心，我们将从基础的网络概念开始，逐步构建一个完整的网络知识框架。我们将首先介绍网络通信的基本要素：节点（设备）、链路（连接）以及协议（通信规则）。我们将详细阐述OSI（开放系统互连）参考模型和TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）参考模型，理解它们是如何将复杂的网络通信分解为不同的层次，每一层都负责特定的功能。 我们将深入探讨数据链路层（第二层），了解以太网（Ethernet）的工作原理，包括MAC地址、帧结构、CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）等机制。我们将讲解交换机（Switch）如何在局域网（LAN）中根据MAC地址进行数据转发，以及VLAN（虚拟局域网）如何实现网络隔离和管理。 网络层（第三层）将是重点关注的领域。我们将详细介绍IP（Internet Protocol）协议，包括IPv4和IPv6的地址结构、路由选择（Routing）以及数据包的转发过程。我们将探讨路由器（Router）在网络中的作用，以及各种路由协议（如RIP、OSPF、BGP）如何协同工作，为数据包找到最佳路径。 传输层（第四层）是实现端到端通信的关键。我们将深入讲解TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）协议。TCP以其可靠性、流量控制和拥塞控制而闻名，我们将详细剖析其三次握握手和四次挥手的连接建立与断开过程，以及滑动窗口机制。UDP则以其高效率和低延迟著称，我们将讨论其应用场景。 应用层（第七层）是用户直接交互的层面。我们将介绍一些最常用的应用层协议，如HTTP（超文本传输协议）用于Web浏览，DNS（域名系统）用于将域名解析为IP地址，SMTP（简单邮件传输协议）用于电子邮件传输，以及FTP（文件传输协议）用于文件交换。 第四部分：现代网络技术与应用 在掌握了基础的网络原理之后，我们将探讨现代网络领域的一些关键技术和应用。这包括了无线网络技术，如Wi-Fi（IEEE 802.11标准）的工作原理、不同频段和信道的利用。我们将简要介绍蜂窝网络（如4G、5G）的发展，以及它们如何在移动通信中提供高速数据服务。 此外，我们将触及网络安全的基本概念，包括常见的网络威胁（如病毒、蠕虫、DDoS攻击），以及相应的防御措施，如防火墙、入侵检测系统（IDS）和加密技术。 本书还将简要介绍网络管理和网络故障排除的基本方法，以及一些新兴的网络技术趋势，如软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV），它们正在重塑传统的网络架构。 通过对这些内容的系统学习，读者将能够全面理解计算机是如何工作的，以及各种设备是如何通过网络互联互通的。本书的目标是培养读者分析和解决复杂计算与网络问题的能力，为他们在信息技术领域的进一步探索和发展奠定坚实的基础。

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这部关于计算机和网络组织的著作，我原本寄予厚望，希望能深入理解现代信息技术的基石。然而，读完之后，我的感受却十分复杂。首先，从结构上看，本书的组织方式显得有些散乱，不同章节之间的逻辑过渡并不十分顺畅，仿佛是几篇独立研究论文的松散集合，而非一部系统性的教科书。比如，在讨论了操作系统内核的底层机制后，紧接着的内容却是关于路由器配置的宏观视角，这种跳跃性使得读者很难构建起一个完整的知识体系框架。我期待的是一个从硬件到软件、从底层协议到上层应用的清晰脉络，但实际阅读体验中，我常常需要在脑海中反复梳理这些概念之间的联系。尤其是对于初学者而言，这种缺乏清晰导引的叙述方式，无疑会增加理解的难度。技术书籍的精髓在于引导读者循序渐进，而本书在这方面显然有所欠缺，它更像是为已经具备深厚背景知识的专业人士准备的参考手册，而非普适性的学习资源。书中对一些关键概念的阐释，比如虚拟内存的管理策略，也显得过于简略，缺乏足够的实例支撑，使得理论的讲解停留在表面，难以让人真正领悟其背后的复杂性和精妙之处。

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文字风格的枯燥，是阅读过程中另一个难以回避的障碍。全书充斥着大量技术术语的堆砌和定义，缺乏生动的比喻或实际的案例来帮助读者消化这些抽象的概念。技术书籍不一定非得是轻松愉快的读物，但起码应该做到清晰易懂，激发读者的探索欲。在这本书中，很多重要的理论被包裹在冗长且晦涩的句子结构中，使得理解过程充满阻力。例如，描述中断向量表（Interrupt Vector Table）的工作流程时，作者使用了大量复杂的从句，使得读者需要反复阅读才能捕捉到其核心逻辑。理想情况下，作者应该像一位经验丰富的导师，通过精心设计的流程图或生活化的类比来解释这些复杂的机器内部运作。遗憾的是，这本书更像是一份官方文档的翻译稿，缺乏了人情味和教学上的匠心，这使得原本就具有挑战性的学习过程变得更加漫长和乏味。

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这本书在探讨网络架构的深度上，也未能达到我预期的标准。作为一本声称涵盖“网络组织”的著作，它似乎花费了过多的篇幅在一些基础性的概念重复上，而对当前业界热点和前沿技术如软件定义网络（SDN）或网络功能虚拟化（NFV）的讨论却显得捉襟见肘。我更希望看到的是对现代数据中心网络拓扑演进的深入分析，以及对BGP和OSPF等路由协议在超大规模网络中面临的挑战与应对策略的详尽剖析。书中对于拥塞控制算法的描述，停留在经典的TCP Reno阶段，对于现代网络中更先进的算法，如BBR或CUBIC，几乎没有提及，这让这本书在时效性上大打折扣。阅读时，我总感觉自己被困在了上个世纪的技术描述中，无法窥见未来网络的样貌。技术发展日新月异，一本优秀的参考书理应具备前瞻性，能够帮助读者预判行业趋势，但遗憾的是，这部作品更像是一个对既有知识点的整理，缺乏那种令人眼前一亮的洞察力或对未来挑战的预警。

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最后，从实用性和参考价值的角度来看，这本书在提供可操作的指导方面显得力不从心。对于网络配置或系统调试这类实践性极强的领域，读者需要的是具体的命令示例、故障排除的步骤指南，以及对不同厂商设备间差异的说明。然而，本书在这方面的提供非常有限，它似乎更热衷于阐述“为什么”某些标准存在，而非“如何”在现实环境中应用它们。比如，在讨论网络安全时，它仅仅停留在防火墙的基本原理介绍，对于入侵检测系统（IDS）的实际部署模型，或者VPN隧道建立过程中的加密握手细节，都没有给出足够的实践性指导。对于希望将理论付诸实践的工程师或高级学生来说，这本书提供的知识更像是理论地图，却没有提供详细的行动路线图。因此，它更适合作为学术背景研究的补充材料，而非一线工作者解决实际问题的工具箱。

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关于计算机组织的部分，其侧重点似乎过于偏向于传统冯·诺依曼架构的描述，对于现代处理器设计中的并行处理、乱序执行以及缓存一致性协议等关键性能瓶颈的处理，着墨甚少。我原以为会看到关于多核处理器如何协同工作，以及内存墙问题如何通过各种硬件和软件机制来缓解的详细讨论。书中对流水线技术（Pipelining）的介绍虽然存在，但对于分支预测单元（Branch Predictor）的复杂性及其对性能的巨大影响，却一笔带过。这对于想要理解高性能计算如何实现的人来说，是一个明显的短板。我们生活在一个多线程、多核并行计算的时代，任何关于“计算机组织”的书籍如果不能深刻剖析这些现代设计思想，都只能算是残缺的。此外，书中对存储层级的划分，尤其是闪存（NAND Flash）在现代存储系统中的作用和限制，讨论得也不够深入，未能反映出固态硬盘对传统I/O性能的革命性影响。

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