最新計算機概論(第十版) (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳惠貞

圖書標籤:

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《深入理解計算機係統：從底層到應用的全景解析》 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的計算機係統知識框架，內容涵蓋瞭從硬件基礎到高級軟件應用的各個層麵。我們不側重於某一特定編程語言或應用領域的介紹，而是緻力於剖析計算機係統運行的底層原理、數據如何在不同層次間流動、以及軟件如何有效地與硬件協同工作。 第一部分：從比特到程序——硬件基礎與數據錶示 本部分將從最基本的層麵——比特和字節——開始，係統地闡述數字邏輯和計算機的結構。我們將詳細介紹二進製、補碼等數字錶示方法，以及它們在現代處理器中的實現。 邏輯門與組閤電路： 深入探討與非門、或非門等基本邏輯單元如何組閤構建齣復雜的算術邏輯單元（ALU）。我們將分析如何利用這些基本元件實現加法器和乘法器等核心運算部件。 處理器架構（ISA）： 重點講解指令集架構（ISA）的設計哲學，包括RISC與CISC的權衡。我們將以一個典型的、簡化的指令集為例，剖析指令的編碼、尋址模式以及程序計數器（PC）的工作流程。理解ISA是理解匯編語言和編譯器設計的前提。 內存層次結構與緩存： 計算機性能的關鍵瓶頸往往在於數據存取速度。本章將細緻剖析內存係統的分層結構——寄存器、L1/L2/L3緩存、主存（DRAM）以及虛擬存儲器。我們將引入局部性原理（時間局部性和空間局部性），並深入解析直接映射、組相聯、全相聯緩存的工作機製、命中與缺失的代價，以及寫迴策略（Write-back vs. Write-through）。 第二部分：程序如何在機器上執行——匯編、鏈接與加載 理解一個高級語言程序如何轉化為可在硬件上執行的機器碼，是掌握係統編程的關鍵。 匯編語言與過程調用： 介紹如何將高級語言的控製流結構（如循環和條件判斷）映射到匯編指令。重點解析函數調用約定（Calling Conventions），包括參數傳遞、棧幀的建立與銷毀、以及返迴地址的保存。我們將通過實例展示棧溢齣攻擊的原理基礎。 目標代碼與可執行文件格式： 深入剖析ELF（Executable and Linkable Format）等標準文件格式的內部結構，包括代碼段（.text）、數據段（.data, .bss）和符號錶。 鏈接器的藝術： 詳細闡述靜態鏈接和動態鏈接的過程。靜態鏈接如何解決符號引用並閤並代碼；動態鏈接器（Loader）如何在程序運行時解析共享庫（.so/.dll）的地址，以及延遲綁定（Lazy Binding）的技術實現。 第三部分：程序與數據——數據流與係統調用 本部分關注程序運行時的數據錶示、存儲布局以及程序與操作係統內核的交互。 數據類型與內存對齊： 討論不同基本數據類型（整數、浮點數）在內存中的精確存儲方式，特彆是IEEE 754浮點標準的細節。強調數據對齊（Alignment）對性能的影響以及編譯器如何處理結構體和聯閤體的內存布局。 係統調用接口（Syscalls）： 闡明用戶模式（User Mode）與內核模式（Kernel Mode）之間的界限。係統調用是程序獲取操作係統服務的唯一途徑。我們將以I/O操作（如`read`, `write`）為例，解析係統調用 Trap 過程的開銷和安全性考量。 進程與並發基礎： 介紹進程的基本概念——資源隔離的單元。探討上下文切換的機製，以及程序如何通過創建新進程來並行執行任務。 第四部分：抽象與隔離——虛擬內存係統 虛擬內存是現代操作係統最精妙的設計之一，它為每個進程提供瞭私有的、連續的地址空間。 分頁機製： 詳細解釋虛擬地址到物理地址的轉換過程，包括頁錶（Page Table）的結構、多級頁錶如何節省空間，以及快錶（TLB, Translation Lookaside Buffer）在加速地址翻譯中的作用。 內存管理策略： 討論內核如何管理物理內存池，包括內存分配算法和缺頁中斷（Page Fault）的處理流程。分析缺頁中斷發生時，係統如何將數據從磁盤調入內存。 內存共享與保護： 闡述虛擬內存如何天然地提供進程間隔離，以及通過修改頁錶權限位實現代碼段的隻讀保護。 第五部分：性能優化與係統可靠性 本部分著眼於如何利用對底層原理的理解來編寫更高效、更健壯的軟件。 編譯與優化： 探討編譯器在將源代碼轉換為機器碼時所執行的關鍵優化技術，如常量傳播、死代碼消除、循環展開等，以及它們如何影響最終代碼的執行效率。 輸入/輸齣（I/O）係統： 深入分析阻塞式I/O、非阻塞式I/O、以及I/O多路復用（如`select`/`poll`/`epoll`）的工作原理。理解這些機製對於構建高性能網絡服務器至關重要。 並發編程的挑戰： 介紹綫程與進程的區彆。著重分析並發執行中引入的競態條件（Race Conditions）、死鎖（Deadlocks）等問題，並探討使用鎖（Mutexes）、信號量（Semaphores）和原子操作來確保數據一緻性的方法。 本書麵嚮具有一定編程經驗，渴望理解程序“幕後”運行機製的工程師、計算機科學專業學生以及係統架構師。通過對這些核心概念的係統學習，讀者將能夠從根本上提升代碼的性能洞察力和係統的調試能力。

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讓我來聊聊我個人最欣賞的一點：它在網路通訊協議的闡述上，簡直是教科書等級的典範。我之前看過很多網路概論的書，大多隻是點到為止地介紹OSI七層模型，然後就草草帶過TCP/IP的握手過程。然而，《最新計算機概論(第十版)》在這部分的深度簡直是令人嘆服。它不僅詳盡解釋瞭TCP的三嚮交握和四嚮揮手協議的每一個封包狀態轉換，還深入剖析瞭流量控製（Sliding Window）和擁塞控製機製（如Tahoe和Reno演算法）的數學基礎。特別是當它討論到IPv6的地址結構以及NAT技術在當前網路環境中的必要性時，其論述的嚴謹性和實用性達到瞭很高的平衡。對於任何需要與網路架構師溝通，或者想理解網路性能瓶頸的IT專業人士而言，這部分的章節簡直就是一本寶典。它沒有囉唆的廢話，每一句話、每一個圖錶都是為瞭建構一個完整且堅固的網路知識體係服務，讀完之後，你會對數據在網路上「跳躍」的過程有著全新的、近乎物理學般的理解。

评分☆☆☆☆☆

坦白講，作為一個對資訊科技抱持濃厚興趣的業餘愛好者，我之前看過好幾本號稱是「最新概論」的書籍，結果翻開來大多隻是把幾年前的東西換個名字再包裝一下，內容深度嚴重不足。但是這本《最新計算機概論(第十版)》給我的感受完全不同。它對「人工智慧」和「機器學習」這兩個熱門領域的處理方式，就展現瞭極高的前瞻性。它不隻是簡單地介紹瞭類神經網路（ANN）的基本架構，而是深入探討瞭捲積神經網路（CNN）在圖像處理上的層次結構，以及遞歸神經網路（RNN）在序列數據處理上的挑戰與改進（像是LSTM和GRU的運作原理）。更讓我驚喜的是，書中針對AI的「倫理」和「可解釋性」（Explainable AI, XAI）議題也進行瞭相當詳盡的討論，探討瞭當模型決策過程不透明時可能帶來的社會風險。這種將硬核技術與社會責任並重討論的寫法，是非常成熟且負責任的錶現。它讓我意識到，單純瞭解演算法還不夠，理解其應用場景的限製和潛在影響，纔是真正「概論」的意義所在。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本《最新計算機概論(第十版)》電子書拿到手，光是看到這個厚度（雖然是電子版的，但光是想像那個知識量就覺得飽足），就讓人忍不住想趕快開始啃起來！不過，說真的，雖然書名聽起來很「計算機」，但對我這種非本科係齣身，或者說是半路齣傢想搞懂數位世界的路人甲來說，它展現齣來的廣度跟深度，真的讓人有點倒抽一口氣。我印象最深刻的是它在講述「雲端運算」那塊的論述，不是那種空泛地介紹什麼是IaaS、PaaS、SaaS這麼簡單，而是非常深入地剖析瞭不同供應商（像是AWS、Azure、GCP）的技術棧差異，甚至還用瞭很多圖錶來解析容器化技術如Docker和Kubernetes在企業級應用中的實戰佈局。特別是它提到未來邊緣運算（Edge Computing）如何與5G技術深度結閤，解決低延遲的需求，那個章節的分析讓我對未來幾年的IT趨勢有瞭非常清晰的輪廓。對於想從零開始打好基礎，又希望掌握前沿技術的讀者來說，這本書的內容涵蓋度確實是物超所值，雖然有些地方的數學公式需要多花點心思推導，但那種「豁然開朗」的感覺，絕對值得花時間去鑽研。

评分☆☆☆☆☆

這本電子書的介麵設計和排版，坦白說，一開始讓我有點不太適應，尤其是在處理一些涉及到大量程式碼片段和低階記憶體操作的章節時。它不像有些教科書會用非常鮮豔的顏色來標示關鍵字或區塊，它給我的感覺是走一種極簡、學術型的風格，主要依賴文字的邏輯層次來引導讀者。舉例來說，當它講解作業係統（OS）的排程演算法，比如Robin製（時間片輪轉）和優先權排程時，書中對於上下文切換（Context Switching）的機製描述得極為細膩，包括瞭暫存器狀態的保存與恢復過程，甚至還牽涉到瞭硬體中斷（Interrupt）的處理流程。這部分內容，對我這個習慣瞭用高階語言（如Python）寫程式的人來說，簡直是上瞭一堂「數位世界的底層解剖課」。雖然閱讀起來需要更多的專注力，但當你真正理解瞭作業係統是如何在複雜的多工環境下，公平且高效地分配CPU資源時，那種對電腦運作原理的敬畏感是無可取代的。這本書的價值，就在於它逼迫你去直視那些被上層應用完美隱藏掉的複雜性。

评分☆☆☆☆☆

我得說，對於我這種習慣瞭看那種圖文並茂、講解步驟簡單明瞭的「科普入門書」的讀者來說，這本《最新計算機概論(第十版)》在某些章節的處理方式，簡直可以說是「硬核」到不行！舉例來說，當它開始探討資料庫係統的設計原理時，它並沒有直接跳到SQL語法，而是花瞭大量的篇幅去解構B-tree與B+tree索引結構的底層機製，還有事務（Transaction）的ACID特性在分散式環境下是如何被保證的，涉及瞭兩階段提交（2PC）和三階段提交（3PC）的細節和侷限性。老實說，剛開始看的時候，我真的有點跟不太上，感覺自己像是在上大學部高年級的專業課程。不過，一旦我耐下性子，配閤著書中提供的那些邏輯流程圖仔細咀嚼之後，我纔發現，原來我們日常使用的很多軟體服務，背後竟然藏著這麼複雜且精密的工程設計。這本書的優點就在於它不迴避核心的技術細節，而是提供一個堅實的理論基礎，讓讀者能真正理解「為什麼」要這樣設計，而不隻是學會「怎麼用」這個工具而已。這對於想要走軟體架構師這條路的年輕工程師來說，絕對是本必備的參考書。