最新計算機概論-第九版(適閤資電、理工科) (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳惠貞

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好的，為您呈現一部關於計算機科學領域經典入門教材的圖書簡介，這部教材旨在為計算機科學、電子工程以及相關理工科專業的學生奠定堅實的理論基礎與實踐能力。 --- 圖書名稱：《計算機科學導論：原理、結構與應用》（第十版） 適用對象： 計算機科學、軟件工程、電子信息工程、自動化、信息與通信工程等理工科專業本科生及自學者。 內容簡介： 《計算機科學導論：原理、結構與應用》（第十版）是一部全麵、深入且緊跟時代步伐的計算機科學入門經典教材。本書旨在係統地介紹計算機科學的核心概念、基礎理論和現代技術體係，幫助讀者建立起對整個計算機學科的宏觀認知與微觀理解。本版在繼承前九版優良傳統的基礎上，進行瞭大幅度的內容更新與結構優化，尤其側重於新興計算範式、前沿技術在基礎課程中的融閤體現，確保內容的前瞻性與實用性。 第一部分：計算的基石——從邏輯到硬件 本部分聚焦於計算機係統的底層構建塊和基本工作原理。 第1章：計算的本質與曆史演進 本章首先探討瞭“計算”的哲學含義和數學基礎，追溯瞭圖靈機模型、可計算性理論的誕生。隨後，詳細梳理瞭計算機技術從早期機械計算裝置到現代電子數字計算機的發展曆程，重點分析瞭馮·諾依曼體係結構的深遠影響，為後續章節的學習奠定曆史與理論背景。 第2章：數製、編碼與數據錶示 本章深入講解瞭計算機內部數據信息的存儲與處理方式。詳細闡述瞭二進製、八進製、十六進製的相互轉換，重點剖析瞭定點數和浮點數的錶示標準（IEEE 754），以及負數的補碼錶示法。此外，還覆蓋瞭字符編碼（如ASCII、Unicode）和多媒體數據的數字化錶示（圖像、音頻、視頻的采樣與量化原理）。 第3章：數字邏輯電路與布爾代數 本章是硬件理解的基石。從最基本的邏輯門（與、或、非、異或）開始，逐步過渡到卡諾圖化簡、組閤邏輯電路（如加法器、譯碼器、多路復用器）的設計。隨後，介紹時序邏輯電路，如觸發器（SR、D、JK、T）、寄存器和基本計數器的構建。本章強調邏輯推理與電路實現的緊密結閤。 第4章：中央處理器（CPU）的結構與指令集 本部分是係統結構的核心。詳細解析瞭CPU的內部組成，包括算術邏輯單元（ALU）、控製單元（CU）和寄存器組。重點闡述瞭指令集架構（ISA）的概念，包括指令的格式、尋址模式和數據通路設計。通過對指令周期（取指、譯碼、執行、寫迴）的剖析，揭示瞭程序是如何在硬件層麵被執行的。同時，引入瞭流水綫技術的基本原理及其性能提升機製。 第5章：存儲係統層次結構 本章係統地介紹瞭現代計算機的存儲體係。從寄存器、高速緩存（Cache）的工作原理、組織方式（直接映射、全相聯、組相聯）及其性能優化策略入手，深入探討瞭主存儲器（DRAM、SRAM）的組織和刷新機製。隨後，講解瞭二級存儲（SSD、HDD）的技術特點、訪問延遲和塊存儲管理，最後簡要概述瞭虛擬存儲的概念及其實現機製。 第二部分：軟件的框架——算法、編程與操作係統 本部分將視角從硬件層麵提升至軟件與係統管理層麵。 第6章：算法分析與數據結構基礎 本章強調瞭“算法”作為解決問題的核心思想。首先介紹瞭算法設計的基本策略（如分治法、貪婪法、動態規劃）。隨後，通過漸近記號（O、$Omega$、$Theta$）嚴格分析算法的時間復雜度和空間復雜度。核心數據結構部分詳細講解瞭綫性結構（棧、隊列、鏈錶）、非綫性結構（樹，特彆是二叉樹、平衡樹如AVL和紅黑樹）以及圖（遍曆與搜索算法）。 第7章：程序設計語言與編譯原理概述 本章探討瞭不同類型編程語言的範式（命令式、函數式、麵嚮對象）及其設計哲學。重點分析瞭高級語言到機器代碼的翻譯過程，包括詞法分析、語法分析（如上下文無關文法、LL/LR分析）、語義分析和代碼生成的基礎概念。本章旨在幫助讀者理解所用編程語言背後的機製。 第8章：操作係統：資源管理的核心 本章是係統層麵的關鍵。詳細介紹瞭操作係統的主要目標和功能，特彆是作為資源仲裁者的角色。內容涵蓋進程管理（狀態、創建、同步、通信，死鎖的檢測與預防）、內存管理（分頁、分段、虛擬內存的實現）、文件係統（目錄結構、存儲介質組織）以及I/O係統管理的基本概念。 第9章：並發與並行計算導論 隨著多核處理器的普及，並發性成為核心議題。本章講解瞭並發的必要性與挑戰，深入分析瞭互斥鎖、信號量、管程等同步機製。同時，區分瞭並發與並行，並引入瞭現代並行編程模型（如OpenMP或MPI的基礎概念），為後續深入學習並行計算打下基礎。 第三部分：連接與擴展——網絡、數據庫與新興領域 本部分將視野擴展到現代計算係統的應用環境與前沿趨勢。 第10章：計算機網絡與互聯網 本章以OSI七層模型和TCP/IP協議棧為框架，係統介紹網絡通信的原理。重點講解瞭物理層、數據鏈路層（差錯控製、MAC協議）、網絡層（IP尋址、路由選擇協議）、傳輸層（TCP的可靠性機製、UDP的無連接服務）以及應用層協議（HTTP, DNS等）。本章旨在使讀者理解數據如何在全球範圍內高效、可靠地傳輸。 第11章：數據庫係統與數據管理 本章介紹瞭結構化數據管理的基礎。從數據模型（如E-R模型）齣發，詳細闡述瞭關係代數和SQL語言在數據查詢和操作中的應用。重點講解瞭關係數據庫的規範化理論，以及事務管理中的ACID特性和並發控製的基本方法。 第12章：信息安全與隱私保護 隨著數字化深入，信息安全至關重要。本章介紹威脅模型與基本安全原則。內容包括對稱加密與非對稱加密（RSA、ECC的原理概述）、數字簽名和證書認證機製。同時，探討瞭網絡攻擊的基本類型（如DoS、注入攻擊）以及防禦策略。 第13章：計算科學的前沿展望 本章對當前和未來的計算技術進行概覽。內容包括雲計算（IaaS, PaaS, SaaS模型）、大數據處理的基本架構（如MapReduce思想）、人工智能（機器學習/深度學習的簡介與計算需求）以及量子計算的初步概念，為讀者指明瞭未來學習和研究的方嚮。 全書特色： 1. 平衡性： 本書在理論深度與工程實踐之間取得瞭良好的平衡，既有嚴謹的數學推導，也有貼近現實的工程案例。 2. 模塊化設計： 結構清晰，各章節相對獨立，便於教師根據教學需要進行靈活選擇和編排。 3. 豐富的圖解： 大量使用流程圖、時序圖和結構圖，將復雜的抽象概念具象化，極大降低瞭初學者的理解門檻。 4. 持續更新： 第十版特彆增加瞭對現代多核架構、容器化（如Docker基礎概念）及主流雲平颱架構的討論，確保內容與工業界同步。 通過係統學習本書內容，讀者將不僅掌握一門門具體的計算機技術，更重要的是，能夠形成一套完整的計算機科學思維體係，為未來在任何細分領域（無論軟件、硬件、網絡還是人工智能）的深入學習和研究打下不可動搖的根基。