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電腦科學之美

  • 作者：李昌龍|責編:袁勤勇//常建麗
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302667230
  • 出版日期：2024/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：221
人民幣：RMB 58 元      售價：元
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內容大鋼
    當今世界，電腦科學已經和人們的學習、生活，乃至未來的個人發展息息相關，無論是否專業人士，都有了解它的必要。電腦科學領域科目繁多，編程、網路、晶元、人工智慧等辭彙令人眼花潦亂。本書通過深入淺出的文字，把電腦的全貌呈現在讀者面前，各科目在其中的角色和作用將一目瞭然。電腦科學並非孤立的自然學科。本書詳細論述了它與生物學、數學、信息學、經典物理學、量子學、心理學的內在關聯，幫助讀者實現知識的大融通。在了解電腦的過程中，本書將啟發讀者探索生命本身的意義，體會「科學本源相通、萬物與我為一」的智慧之美。
    本書可作為高等院校電腦及相關專業的教材，也可供從事電腦工作的工程技術人員參考。
作者介紹
李昌龍|責編:袁勤勇//常建麗
    李昌龍，華東師範大學副教授，上海市處理器創新研究中心特聘導師，軟硬體協同設計與應用教育部工程研究中心成員，中國科學技術大學博士，美國加州大學洛杉磯分校聯合培養博士，香港城市大學博士后，入選上海市領軍人才計劃上海市攬蓄人才計劃、香港專才計劃。曾任職華為消費者BG操作系統部，其間研究成果榮登華為Mate40手機發布會，成果以第一發明人同時獲中美專利機構授權。近年主持或參與完成了軍委科技委、自然科學基金委、上海市科委、安徽省科委的多個科研項目。先後以第一或通訊作者在FAST、EuroSys、DAC、TCAD、TPDS、TSC等CCF-A類會議或期刊上發表論文，研究工作獲科技部《中國高新科技》的專訪和報道，成果被西門子醫療全球副總裁Dorin Comaniciu、貝爾實驗室研究員Yennun Huang等多位海內外知名學者關注並引用。
目錄
第1章  概述
  1.1  電腦：無機生物
    1.1.1  電腦的發展歷程
    1.1.2  初識電腦中的生物智慧
  1.2  馮·諾依曼架構
    1.2.1  硬體
    1.2.2  硬體電路的圖紙
    1.2.3  軟體
  1.3  衡量電腦的指標
    1.3.1  可靠是一切的前提
    1.3.2  辦事能力
    1.3.3  能力範圍
  1.4  思考
    1.4.1  關於電腦的十點疑問
    1.4.2  從電腦科學中可以獲得的啟示
  1.5  結語
第2章  百年激蕩
  2.1  引言
  2.2  從矽谷談起
    2.2.1  星火燎原——斯坦福
    2.2.2  一鯨落，萬物生——仙童
    2.2.3  現代電腦的「出生證」
    2.2.4  將星璀璨
  2.3  中美科技競爭
    2.3.1  劍宗與氣宗
    2.3.2  晶元設計與製造
    2.3.3  系統軟體
    2.3.4  應用軟體和演算法
  2.4  結語
    2.4.1  書中涉及的術語解釋
    2.4.2  後續章節框架
第3章  馴獸師的語言：指令
  3.1  引言
  3.2  指令的工具箱
    3.2.1  RISC-V指令集
    3.2.2  高級編程語言與指令的關係
  3.3  算術運算指令
    3.3.1  對電腦下達的第一條指令：加法指令
    3.3.2  寄存器
  3.4  數據傳輸指令
  3.5  神奇的0和1
    3.5.1  進位計數制
    3.5.2  電腦數字的真實表示：補碼
  3.6  條件分支指令
    3.6.1  循環
    3.6.2  函數
    3.6.3  棧
  3.7  其他指令
  3.8  結語
第4章  電腦的「腦迴路」

  4.1  引言
  4.2  初識腦迴路
    4.2.1  有機生物的腦迴路
    4.2.2  電腦「腦迴路」的基本原理
  4.3  指令的0/1表示
    4.3.1  常見類型介紹：R型
    4.3.2  常見類型介紹：I型
    4.3.3  指令格式匯總
  1.4  集成電路基本元器件
  4.5  構建數據通路
    4.5.1  數據通路：處理當前指令
    4.5.2  數據通路：取下一條指令
    4.5.3  分支指令的數據通路
    4.5.4  完整的電路圖
    4.5.5  控制系統
    4.5.6  數據通路與控制器的協作示例
  4.6  電腦抽
    4.6.1  時鐘周期
    4.6.2  性能分析
    4.6.3  給心跳加速
  4.7  流水線
    4.7.1  流水線的電路實現
    4.7.2  流水線的代價
    4.7.3  解決冒險問題的流水線電路設計
    4.7.4  大腦的應激反應：中斷
  4.8  人工智慧晶元
    4.8.1  ASIC
    4.8.2  GPU和FPGA
  4.9  結語
    4.9.1  信息、物質、能量
    4.9.2  房間里的真相
第5章  電腦的「記憶」
  5.1  引言：人類的記憶和回憶
  5.2  電腦的記憶模塊
    5.2.1  長期記憶：DRAM
    5.2.2  短期快速記憶：SRAM
    5.2.3  存儲器之間的地址映射
    5.2.4  緩存寫操作
  5.3  永恆記憶的秘密：快閃記憶體
  5.4  多級存儲結構：既「大」且「快」
  5.5  存儲新勢力
    5.5.1  快閃記憶體的混合存儲結構
    5.5.2  新型存儲器
    5.5.3  存算一體
  5.6  結語
    5.6.1  外存與內存的區別
    5.6.2  3C模型
第6章  人機交互
  6.1  引言
  6.2  電腦的經脈

    6.2.1  基於匯流排的「經脈」排布
    6.2.2  「看得見」且「摸得著」
  6.3  電腦的「五官」
    6.3.1  手機拍照的I/O流程
    6.3.2  I/O設備
    6.3.3  下一代I/O：谷歌的自我革命
  6.4  無機生物之間的交流
    6.4.1  從一條微信語音談起
    6.4.2  網路協議分層結構
    6.4.3  海底光纜與星鏈計劃
  6.5  人機交互的終極目標：缸中之腦
  6.6  結語
    6.6.1  熵增
    6.6.2  信息就像食物和水，不可或缺
第7章  電腦的「靈魂」
  7.1  引言
    7.1.1  軟體的物質形態
    7.1.2  軟體什麼時候開始有「意識」
  7.2  現代電腦的「翻譯官」：編譯器
  7.3  一個特殊的程序：操作系統
    7.3.1  再談指令地址
    7.3.2  進程虛擬地址空間
    7.3.3  頁表
    7.3.4  左手畫圓，右手畫方
    7.3.5  操作系統的誕生過程
    7.3.6  操作系統市場現狀
  7.4  靈魂是一股有序的能量
    7.4.1  電腦是怎麼「活」過來的
    7.4.2  人類生命循環的起點
    7.4.3  靈魂的消逝
    7.4.4  重啟生命
    7.4.5  靈魂隱藏在微觀世界
    7.4.6  關於意識的討論
  7.5  安全：電腦的主權爭奪
    7.5.1  躲在黑暗裡的人
    7.5.2  人類是怎樣一步步喪失控制權的
  7.6  結語
第8章  量子電腦——凝視宇宙的終極法則
  8.1  引言
    8.1.1  量子電腦與經典電腦的關係
    8.1.2  量子電腦的研究現狀
  8.2  量子力學基本理論
    8.2.1  不確定性原理
    8.2.2  量子疊加
    8.2.3  量子糾纏
  8.3  量子電腦原理
    8.3.1  量子比特
    8.3.2  量子門
    8.3.3  量子電路
  8.4  生存還是毀滅（To be or not to be）

  8.5  探索宇宙的終極理論
第9章  總結
  9.1  本書的知識圖譜
  9.2  電腦科學中的思想啟示
    9.2.1  模塊化思想
    9.2.2  捉住事物的主要矛盾
    9.2.3  大道至簡
    9.2.4  合乎中道的平衡
    9.2.5  圓道周流，循環往複
  9.3  寫在最後
附錄A  書中涉及的主要人物
附錄B  RISC-V指令集
附錄C  大學電腦課程設置
參考文獻

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