计算机概论十六讲 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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《计算机概论十六讲》是一本叙事体的教科书，作者以每讲八页的篇幅，讲述电子计算机（电脑）的核心基础知识，行文依循历史的脉络，连结日常生活的经验，强调突破性创意的关键所在，并兼顾知识内容的认识与理解。这本书搭配一组教学网页，操作方面的指引与练习，以及关于计算机本体的举例，都放在线上数位教材里。

数字时代的基石：深入探索信息技术核心原理与应用 一部面向未来、全面梳理计算机科学基础知识的权威著作 图书名称： 《数字时代的基石：深入探索信息技术核心原理与应用》 页数： 约700页（精装版） 适用读者： 计算机科学及相关专业本科生、研究生入门课程、跨专业希望系统学习IT知识的工程技术人员、渴望了解现代信息系统运行机制的科技爱好者。 --- 内容概述与结构解析 本书旨在为读者构建一个坚实、全面的信息技术知识体系框架，涵盖从最底层的硬件逻辑到上层复杂的软件架构与网络通信，并深入探讨信息时代的热点前沿技术。全书内容摒弃了过于宽泛的科普叙述，专注于提供严谨的理论基础、清晰的逻辑推导和丰富的工程实践案例。全书共分为六个核心部分，层层递进，确保学习者能够系统地掌握计算机科学的核心脉络。 第一部分：计算的逻辑与基础硬件架构（Foundations of Computation and Hardware Architecture） 本部分是理解现代计算机工作方式的起点。它不仅仅是简单介绍CPU和内存，而是深入剖析了计算的本质。 1.1 信息表示与编码： 详细阐述了二进制系统的数学原理，包括定点数、浮点数的IEEE 754标准表示法及其在精度和范围上的限制。重点讨论了字符编码（ASCII到Unicode的演进）在跨平台数据交换中的关键作用。 1.2 布尔代数与数字逻辑设计： 从代数逻辑的公理出发，系统介绍常用逻辑门（与、或、非、异或）的功能，以及如何利用卡诺图和逻辑综合工具进行组合逻辑电路（如加法器、多路选择器）的设计与优化。 1.3 计算机中央处理器（CPU）的微结构： 深入解析指令集架构（ISA）的概念，对比RISC与CISC的设计哲学。详细剖析单周期、多周期以及流水线CPU的结构，重点解释数据通路控制、指令控制单元的设计，以及分支预测、乱序执行等提高性能的关键技术及其对软件的可见性。 1.4 存储体系结构与性能优化： 详尽描述了存储器层次结构（寄存器、高速缓存L1/L2/L3、主存、外存）的物理实现和工作机制。缓存的命率、冲突、替换算法（LRU等）的数学模型分析，以及虚拟内存与页表管理，是本章的重点，强调了操作系统如何通过硬件支持实现内存的抽象与保护。 第二部分：操作系统原理与系统资源管理（Operating Systems Principles and Resource Management） 本部分聚焦于操作系统作为硬件与应用程序之间“桥梁”的核心职能，强调其资源抽象、并发控制和调度机制的理论深度。 2.1 进程与线程管理： 清晰界定进程的创建、就绪、运行、阻塞和终止状态转换。深入探讨并发与并行、多线程编程模型（用户级与内核级线程），并对比POSIX线程标准（Pthreads）的应用场景。 2.2 CPU调度算法的性能分析： 全面对比和分析先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转（RR）以及多级反馈队列（MLFQ）等算法的理论性能指标（如平均等待时间、周转时间）。重点分析实时系统调度（如EDF、RMS）的必要性。 2.3 内存管理与地址转换： 深入讲解分页（Paging）和分段（Segmentation）机制，并详细阐述TLB（转换后援缓冲器）在加速地址翻译中的作用。引入工作集模型，探讨页面置换算法（FIFO, OPT, LRU）的优劣及抖动（Thrashing）现象的成因与避免。 2.4 文件系统与I/O子系统： 探讨文件系统的逻辑结构（目录结构、文件分配方式）和物理结构（如索引节点inode的实现）。分析磁盘调度算法（如SSTF、SCAN）对I/O性能的影响，以及缓冲和缓存技术在I/O操作中的应用。 第三部分：程序设计范式与编译原理基础（Programming Paradigms and Compiler Foundations） 本部分连接了硬件与软件，探讨高级语言如何被翻译成机器可执行的指令，并介绍主流的编程范式。 3.1 编程语言理论基础： 介绍形式语言与自动机理论，重点讲解上下文无关文法（CFG）在描述程序语言结构中的作用。分析句法分析（LL, LR）的过程与算法。 3.2 编译过程的深度解析： 系统梳理词法分析、语法分析、语义分析（类型检查）、中间代码生成以及代码优化阶段的技术细节。重点解析寄存器分配和循环优化等对最终执行效率至关重要的技术。 3.3 经典编程范式： 详细对比命令式编程、函数式编程（Lambda演算基础、纯函数、高阶函数）和面向对象编程（封装、继承、多态）的设计哲学，强调每种范式在解决特定问题时的适用性与局限性。 第四部分：计算机网络与分布式系统（Computer Networks and Distributed Systems） 本部分构建了现代信息交换的骨架，侧重于协议栈的工程实现和分布式环境下的挑战。 4.1 TCP/IP协议栈的深度剖析： 逐层解析物理层、数据链路层（ARP、MAC寻址）、网络层（IP寻址、子网划分、路由选择协议如RIP/OSPF的机制）、传输层（TCP的可靠性机制、拥塞控制算法如Tahoe/Reno的数学模型）和应用层协议（HTTP/DNS的工作流程）。 4.2 局域网与广域网技术： 深入探讨以太网（CSMA/CD/CA）的冲突管理，交换机与路由器的核心工作原理。介绍现代网络技术如VLAN隔离和MPLS的基本概念。 4.3 分布式系统的挑战与解决方案： 探讨分布式计算中一致性、容错性、可扩展性等核心难题。重点介绍CAP定理的权衡艺术，以及一致性模型（如最终一致性）在实际应用中的部署策略。 第五部分：数据库系统与数据管理（Database Systems and Data Management） 本部分关注结构化数据的存储、高效检索和事务完整性保障。 5.1 关系代数与SQL优化： 详细阐述关系模型理论，熟练掌握关系代数表达式的转换。重点分析SQL查询的执行计划生成过程，索引（B树、B+树）对查询性能的决定性影响。 5.2 数据库事务管理： 深入解析ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）的实现机制。重点讲解并发控制中的锁粒度、两阶段锁定（2PL）协议，以及基于日志的恢复技术（如延迟更新与立即更新）。 5.3 存储与扩展技术： 介绍面向大规模数据处理的NoSQL数据库的分类（键值、文档、列族、图）及其适用场景。分析数据分区、复制策略对系统高可用性的贡献。 第六部分：信息安全与前沿技术展望（Information Security and Emerging Trends） 本部分对当前信息安全威胁进行系统性梳理，并简要展望新兴计算范式。 6.1 密码学基础与应用： 讲解对称加密（AES）和非对称加密（RSA、ECC）的数学原理，以及数字签名和哈希函数在身份验证中的应用。强调公钥基础设施（PKI）的运作流程。 6.2 网络安全威胁与防护： 分析常见的网络攻击类型（如缓冲区溢出、SQL注入、DDoS）的原理，并探讨防火墙、入侵检测系统（IDS）的基本防御策略。 6.3 现代计算趋势简述： 对云计算模型（IaaS, PaaS, SaaS）、虚拟化技术（Hypervisor类型）以及并行计算（GPU/CUDA模型）进行概述，指出它们对未来软件开发工作流的重塑。 --- 本书特色 1. 理论深度与工程实践的平衡： 本书不仅涵盖了经典教科书中的严谨数学证明和算法复杂度分析，更结合了当前主流技术栈的工程实现细节，力求理论指导实践。 2. 面向底层逻辑的阐释： 避免将复杂概念“黑箱化”，而是从晶体管逻辑、指令周期、内存访问延迟等底层角度解释上层行为，确保读者对系统的“可见性”和可调试性。 3. 系统性与模块化设计： 六大模块相互支撑，但结构相对独立，读者可根据自身需求选择性深入学习特定领域，如对网络或数据库有兴趣者，可重点研读相应章节，并快速理解其在整体计算框架中的位置。 4. 严谨的术语体系： 全书采用统一且规范的技术术语体系，便于读者阅读国际前沿文献和参与专业技术讨论。 《数字时代的基石》旨在培养新一代具有扎实理论基础和全局视野的IT专业人才，帮助他们不仅“会用”工具，更能“理解”工具背后的科学原理。

作者简介

单维彰

　　1962年生于台北市

　　学历：
　　中原大学数学系学士
　　美国宾州州立大学数学系博士

　　经历：
　　中央大学师资培育中心与数学系合聘副教授
　　兼数学计算实验室指导老师
　　兼登山社指导老师

评分☆☆☆☆☆

噢，这本《计算机概论十六讲》的书名，一听就很有份量，而且「十六讲」这个数字，感觉像是为想系统性了解计算机知识的朋友量身打造的。我之前在逛书店的时候，就对这书的装帧和排版留下过印象，感觉挺扎实的。虽然我还没来得及深入阅读，但光是目录和简介就让我对它充满了期待。尤其是那些标题，像是“计算机的演进”、“数据表示与运算”、“操作系统原理”、“网络通信基础”等等，这些都是计算机科学的基石，对于想要打下扎实基础的朋友来说，这绝对是条捷径。我想，这本书应该不是那种只讲皮毛、浮光掠影的书，而是真正地会从最根本的概念讲起，层层递进，让读者能够真正理解计算机的工作原理，而不是停留在“会用”的层面。我特别想知道，在“数据表示与运算”这一章，作者是如何用通俗易懂的方式讲解二进制、补码之类的概念的，这部分常常是许多初学者的“拦路虎”。还有，对于“操作系统”的介绍，我很好奇它是否会涵盖一些实用的例子，比如不同操作系统之间的比较，或者用户如何更有效地与操作系统交互。总而言之，这本书给我一种“值得细细品味”的感觉，期待能从中获得宝贵的知识，让我在计算机的世界里更自信、更有方向。

评分☆☆☆☆☆

我最近在物色一本可以让我对计算机有一个全面认识的书，《计算机概论十六讲》这个名字，听起来就很有吸引力，而且“十六讲”的设置，感觉像是提供了一个清晰的学习路径。我一直觉得，在这个数字化时代，不懂计算机就像是睁眼瞎，很多事情都会变得很困难。我不是技术专家，但我也希望能对计算机的运作原理有一个基本的了解，这样在面对各种软件、硬件和网络问题时，就不会那么手足无措了。我尤其对书中关于“数据结构与算法”的章节很感兴趣，虽然我知道这部分听起来有点难度，但我相信如果这本书能用生动形象的比喻来解释，比如用整理房间来比喻数据结构，用解决迷宫来比喻算法，那我应该就能理解。另外，我也很好奇，这本书会不会涉及一些关于“计算机安全”的内容？现在网络诈骗这么多，了解一些基本的安全知识，提高警惕，我觉得非常重要。这本书的“概论”定位，让我觉得它应该是一个不错的起点，能帮助我建立起一个完整的计算机知识框架，而不是零散的碎片化信息。

评分☆☆☆☆☆

“计算机概论十六讲”这个书名，给我一种循序渐进、系统学习的感觉。我一直想找一本能够让我从零开始，真正理解计算机是怎么一回事的书，而不是仅仅停留在会用一些软件的层面。《计算机概论十六讲》的“十六讲”形式，让我觉得它应该是有计划、有重点地梳理了计算机的核心概念。我特别好奇，这本书在讲解“信息技术发展趋势”这一部分时，会着重介绍哪些内容？是关于云计算、大数据，还是物联网、5G技术？这些都是我们现在经常听到的词，但具体是怎么回事，我一直有点模糊。我希望这本书能帮助我理清这些概念，并且能对未来的技术发展有一个初步的预测。另外，对于“计算机图形学”或者“多媒体技术”这类章节，我倒不是特别期待它能有多么深入的讲解，但我希望它能让我大致了解这些技术是如何实现的，比如我们看到的电影特效，或者游戏画面，背后的原理是什么。这本书给我的感觉是，它不只是讲“是什么”，更是讲“为什么”和“怎么做”，这对于我这样想要深入理解技术背后逻辑的读者来说，非常有吸引力。

评分☆☆☆☆☆

说实话，《计算机概论十六讲》这个书名，一开始会让我觉得有点“学院派”，担心会不会读起来很枯燥。不过，我后来听到一些朋友的讨论，他们都说这本书的讲解方式相当有条理，而且作者在一些比较抽象的概念上，会用很多贴近生活的例子来辅助说明，这让我对它产生了很大的兴趣。我一直觉得，计算机技术发展太快了，如果不懂得它的基本原理，很容易就像无头苍蝇一样，只能追逐表面的新奇。我特别想了解，书中对于“计算机网络”这部分是如何阐述的？现在的网络这么发达，但很多人对背后的原理却是一知半解。这本书有没有可能把TCP/IP协议、HTTP协议这些关键技术讲得清晰明了，让读者能明白我们每天使用的互联网是如何运作的？另外，我也很关注书中关于“软件开发基础”的部分，是不是会涉及一些编程的基本概念，或者介绍一些常用的开发工具和流程？我不是想成为一个专业的程序员，但至少想对这个领域有个基本的认知，知道软件是如何被创造出来的。这本书的“十六讲”结构，感觉就像是为我这样的“小白”量身定做的学习路线图，希望能通过这十六讲，把我之前零散的知识点串联起来，形成一个完整的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

拿到《计算机概论十六讲》这本书，我第一眼就被它的设计风格吸引了，那种简洁又带点科技感的封面，让人一看就觉得是本正经的书。虽然我不是计算机专业的学生，但因为工作需要，经常需要接触到一些跟计算机相关的东西，感觉自己懂的实在太少了，很多时候都跟不上趟。所以，我一直想找一本能够系统地、从头开始讲解计算机知识的书。这本“十六讲”的定价我觉得还算合理，而且从它的篇幅来看，内容应该是比较充实的。我特别想知道，书中关于“计算机组成原理”的部分，会不会深入浅出地介绍CPU、内存、硬盘等硬件是如何协同工作的？我一直对这些“幕后英雄”充满好奇，想知道它们到底是怎么把我们输入的指令变成最终结果的。还有，书名中的“概论”两个字，也让我觉得它会包含很多不同方面的内容，比如会不会涉及一些信息安全、数据库、甚至是人工智能的初步概念？如果这本书能让我对计算机的整体架构有一个清晰的了解，并且能对一些前沿技术有一个初步的认识，那我这次的投资就值了。我比较期待它能有一套由浅入深的讲解方法，而不是一开始就扔一堆专业术语把人吓跑。