自学考试指导与题解:计算机原理 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787501530656

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计算机系统基础：从底层逻辑到应用实践 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实践性强的计算机系统基础知识框架，涵盖从最底层的硬件逻辑到上层操作系统和网络协议的核心概念。本书的编写风格注重逻辑的严谨性、概念的清晰阐述以及与现代计算环境的紧密结合，力求让初学者能够扎实起步，让有一定基础的读者能够系统性地梳理和深化理解。 --- 第一部分：数字逻辑与计算机硬件基础（The Machine's Anatomy） 本部分深入剖析了计算机工作的最基本元素，揭示了“0”和“1”如何构建起复杂的计算世界。 第一章：数制、编码与布尔代数 本章首先从人类常用的十进制系统出发，系统介绍二进制、八进制和十六进制的相互转换，这是理解计算机内部数据表示的基石。接着，详细阐述了各种数据的编码方式： 无符号数与有符号数表示法： 重点剖析原码、反码和补码的定义、转换过程及其在溢出处理上的差异，特别是补码如何简化加减运算。 浮点数表示： 依据IEEE 754标准，细致讲解单精度和双精度浮点数的结构（符号位、指数、尾数）及其运算中的精度损失问题。 布尔代数与逻辑门： 深入讲解逻辑运算的基本定律（德摩根定律、分配律等），并详细介绍基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的真值表和物理实现。随后，通过卡诺图（Karnaugh Maps）和Quine-McCluskey算法，演示如何对复杂逻辑函数进行化简，这是优化电路性能的关键步骤。 第二章：组合逻辑电路设计 本章关注不含存储单元的逻辑电路。 核心组合电路单元： 详细设计和分析加法器（半加器、全加器、串行/并行加法器）、减法器（利用补码原理实现）、乘法器（阵列乘法器和移位相乘法）以及ALU（算术逻辑单元）的基本结构。 译码器与编码器： 讲解它们在地址选择和信号转换中的作用，以及七段显示器的驱动原理。 多路选择器（MUX）与数据分配器（DEMUX）： 展示它们如何作为数据路由的核心组件，实现数据的动态选择和分配。 第三章：时序逻辑电路与存储器 本章引入时间维度，探讨具有记忆功能的电路。 基本触发器： 深度解析SR锁存器、D触发器、JK触发器和T触发器的工作原理、特性表和状态图，强调时钟同步的概念。 寄存器与移位寄存器： 讲解数据在寄存器组中的并行存取与移位操作（如并行输入/并行输出、串行输入/并行输出等），这些是数据处理和I/O操作的基础。 计数器： 介绍异步计数器和同步计数器的设计，以及可预置、可置位的应用场景。 存储器的层次结构： 从SRAM（静态随机存取存储器）和DRAM（动态随机存取存储器）的单元结构和读写时序入手，构建RAM、ROM、Flash Memory的宏观认知。 第四章：CPU结构与指令系统 本章将抽象的逻辑电路转化为实际的计算核心——中央处理器（CPU）。 数据通路与控制单元： 阐述运算器（ALU）与寄存器组之间的数据流向，以及控制单元如何生成时序信号来协调数据传输和运算执行。 指令集架构（ISA）： 详细介绍指令的格式（操作码、地址码）、寻址方式（立即数、直接、间接、寄存器、变址等）及其对程序设计的影响。 指令的执行周期： 完整剖析取指、间址、执行、访存、写回等五个阶段的流程，并引入微操作的概念。 流水线技术基础： 介绍指令流水线的基本原理、结构，以及数据冒险、控制冒险（分支预测）的识别与解决策略，展示现代处理器性能提升的关键技术。 --- 第二部分：操作系统与内存管理（The Manager of Resources） 本部分侧重于软件与硬件的交界面，探讨操作系统如何高效、安全地管理和调度计算机的全部资源。 第五章：操作系统的基本概念与结构 操作系统的角色与目标： 明确操作系统的五大管理职能（进程、内存、文件、设备、作业），以及其作为资源仲裁者和用户接口的角色。 内核结构： 对比单体内核、微内核和混合内核的设计哲学及其优缺点。 系统调用： 详细讲解用户态到内核态的转换机制，系统调用的参数传递和返回值处理。 第六章：进程与线程管理 本章聚焦于程序执行的动态实体。 进程的描述与控制： 深入理解进程控制块（PCB）的结构，以及进程的创建、撤销、阻塞与唤醒。 进程的并发与同步： 详述并发带来的竞争条件问题，并重点解析使用信号量（Semaphore）、管程（Monitor）等经典同步机制来解决互斥与前驱关系。 经典同步问题： 深入分析哲学家进餐问题、读者-写者问题等，并展示如何用合适的同步工具进行精确控制。 线程模型： 区分用户级线程和内核级线程，阐述多线程编程的优势与挑战。 第七章：处理机调度 本章探讨如何分配有限的CPU时间片。 调度的目标与准则： 分析高吞吐量、低响应时间、周转时间等评价指标。 经典调度算法： 详细分析先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（Round Robin）、优先级调度、高响应比优先（HRN）的工作机制和性能对比。 多级反馈队列调度： 讲解这种混合算法如何平衡交互式和批处理任务的需求。 第八章：内存管理 本章解决如何高效利用主存空间，保障程序隔离和数据访问的正确性。 内存保护与地址翻译： 详细介绍逻辑地址、线性地址和物理地址的概念，以及重定位寄存器在基础分段管理中的作用。 分页机制： 深入讲解分页如何解决外部碎片问题，并阐述页表（Page Table）的结构，包括多级页表和倒排页表的设计，以优化页表占用空间。 虚拟内存与请求调页： 解释虚拟内存的实现原理，以及如何通过缺页中断（Page Fault）机制动态地将数据从外存调入内存。 页面置换算法： 详尽对比先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）、最优算法（OPT）及第二次机会算法的原理和实现复杂性。 --- 第三部分：存储系统与输入/输出（Data Flow and Peripherals） 本部分关注数据在不同速度存储介质间的流转效率，以及系统如何与外部世界交互。 第九章：文件系统与二级存储 文件管理： 阐述文件的逻辑结构（流、记录、无结构）、物理组织（连续、链接、索引）和目录管理结构（单级、两级、树形）。 存储器层次结构： 再次强调从寄存器到磁盘、磁带的存储速度、容量和成本的权衡。 磁盘存储技术： 剖析磁道、扇区、柱面等概念，重点分析磁盘的访问时间（寻道时间+旋转延迟），并介绍磁盘调度算法（如SSTF、SCAN）。 文件系统实现： 讲解空闲空间管理（位图、链表法）和文件分配表（FAT）或i-node（索引节点）的结构。 第十章：输入/输出（I/O）系统 I/O硬件接口： 介绍I/O控制器、设备驱动程序的基本功能。 I/O控制方式： 详细对比程序控制（轮询）、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）的工作流程，尤其强调DMA如何解放CPU进行并行处理。 缓冲管理： 讲解单缓冲、双缓冲和循环缓冲在解决数据传输速率不匹配中的应用。 --- 第四部分：计算机网络基础（Communication Protocols） 本部分引入系统间通信的视角，介绍网络协议栈的基本概念，为理解分布式计算奠定基础。 第十一章：网络结构与协议层级 网络拓扑与分类： 介绍总线型、环形、星形、网状拓扑结构，以及局域网（LAN）、广域网（WAN）的区分。 OSI与TCP/IP参考模型： 详细对比七层模型和四/五层模型的结构、功能和对应协议，明确数据在不同层上传输时添加的首部信息（封装）。 第十二章：网络核心协议 物理层与数据链路层： 简述物理层传输介质，重点解析数据链路层中的差错检测与纠正（如CRC校验）和流量控制。 MAC子层与介质访问控制： 介绍CSMA/CD（以太网）和CSMA/CA（Wi-Fi）的竞争访问机制。 网络层： 重点分析IP协议的地址结构（IPv4/IPv6）、路由选择的基本原理，以及路由器的工作方式。 传输层： 对比TCP（可靠的面向连接，三次握手、四次挥手）和UDP（无连接的尽力而为服务）的差异，解释端口号的作用。 本书的结构设计确保了读者能够沿着“比特 -> 逻辑门 -> 硬件结构 -> 操作系统资源管理 -> 系统间通信”的逻辑链条逐步深入，提供了一套完整的、面向实际工程应用的计算机系统知识体系。

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作为一个网络安全爱好者，我一直苦于找不到一本既能覆盖全面技术栈，又不会过于偏向某一特定攻击手法的好书。偶然发现了这本《计算机网络：自顶向下方法》。这本书最大的优点在于其独特的视角——它不是从物理层开始堆砌概念，而是从应用层（比如HTTP协议）讲起，层层递进，向下深入到传输层、网络层，最后才触及链路层和物理层。这种结构非常符合学习者的认知习惯，能立刻体会到每一层协议在实际应用中的作用。书中对TCP三次握手、四次挥手的动画模拟描述，以及对BGP路由选择过程的讲解，都极其生动形象。它不仅教授了“是什么”，更重要的是解释了“为什么会这样设计”。读完后，我对互联网的工作机制有了全局性的把握，这对我后续学习网络安全攻防策略打下了坚实的基础。

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这本《数据结构与算法分析》真的让我大开眼界，以前觉得编程就是写写代码，跑起来就行，但读了这本书后才明白，底层逻辑和效率才是王道。作者的讲解非常深入，尤其是在分析不同算法的时间复杂度和空间复杂度时，那种严谨的数学推导过程让人不得不佩服。书中对各种经典数据结构，比如红黑树、B树的剖析细致入微，不仅仅是停留在概念层面，更是给出了实现的关键思路和注意事项。我特别喜欢它对递归和动态规划的讲解，抽象的概念被拆解成一个个易于理解的步骤，配合大量的图示，即便是初学者也能逐步跟上节奏。读完后，我感觉自己对编程的理解上升到了一个新的高度，不再满足于“能用”，而是开始追求“好用”和“高效”。这本书无疑是计算机专业学生和希望提升技术深度的程序员的必备宝典。

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《现代编译原理：C/C++语言实现》这本书简直是打开了我对编译器世界的大门，以前总觉得编译器是“黑箱”，代码扔进去，可执行文件吐出来，中间发生了什么一概不知。这本书将复杂的编译过程拆解得极其清晰，从词法分析到语法分析，再到语义分析和代码生成，每一步的原理和常用算法（如LR解析器）都被详细阐述。作者对中间代码的表示和优化技巧的介绍尤其精彩，让我理解了为什么有些代码写出来会比另一份“等效”代码运行得更快。虽然涉及大量的形式语言理论知识，可能会让一些读者望而却步，但请相信，只要坚持下去，你会发现自己对程序执行的理解会变得无比透彻。这本书对于想深入研究编程语言理论或者想自己动手实现一个小型编译器的朋友来说，是不可多得的佳作。

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我最近在准备一个嵌入式系统的项目，对底层硬件的交互和操作系统的原理有很强的学习需求，于是翻开了《实时操作系统原理与应用》。这本书的内容非常扎实，聚焦于RTOS的核心概念，如任务调度、内存管理和中断处理。作者显然是这方面的资深专家，对各种调度策略（比如优先级继承、轮转）的优缺点分析得头头是道，并且结合了具体的应用场景进行讨论。书中的代码示例非常经典且实用，通常会提供伪代码或C语言实现，让人可以清晰地看到理论是如何转化为实际操作的。虽然有些章节涉及到硬件抽象层（HAL）的内容略显晦涩，需要结合硬件手册一起阅读，但总体来说，它为我构建一个稳定、高效的实时系统提供了坚实的理论基础和实践指导。这本书更适合有一定C语言基础并希望深入了解操作系统内核的读者。

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我一直认为，编写高质量、可维护的软件，设计模式是绕不开的环节。为此，我阅读了《设计模式：可复用面向对象软件的基础》。这本书的经典地位毋庸置疑，但老实说，初次翻阅时会觉得有点枯燥，因为它更像是一本参考手册，而不是小说。不过，一旦你开始在实际项目中应用它所介绍的23种模式，那种“豁然开朗”的感觉就来了。书中对每种模式的意图、结构、参与者以及何时使用，都提供了明确的 UML 类图和 C++ 代码示例。我尤其受益于对“行为型模式”的理解，它们如何优雅地解耦对象之间的依赖关系，简直是软件工程的艺术。虽然现在有很多新框架和新技术涌现，但这些经典的设计思想和解决问题的通用方法论，依然是构建健壮系统的基石，这本书的价值是永恒的。

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