計(jì)算機(jī)是如何工作的：人人都能懂的計(jì)算機(jī)軟硬件工作原理

目　　錄　　Contents
前言
致謝
技術(shù)審稿人簡介
第1章　計(jì)算機(jī)的概念1
1.1　計(jì)算機(jī)的定義1
1.2　模擬和數(shù)字2
1.2.1　模擬方法2
1.2.2　數(shù)字化3
1.3　數(shù)字系統(tǒng)4
1.3.1　十進(jìn)制數(shù)4
1.3.2　二進(jìn)制數(shù)5
1.4　位和字節(jié)6
1.5　前綴7
1.6　十六進(jìn)制9
1.7　總結(jié)12
第2章　二進(jìn)制13
2.1　數(shù)字化表示數(shù)據(jù)13
2.1.1　數(shù)字文本13
2.1.2　ASCII14
2.1.3　數(shù)字顏色和圖像16
2.1.4　表示顏色和圖像的方法17
2.1.5　解釋二進(jìn)制數(shù)據(jù)18
2.2　二進(jìn)制邏輯18
2.3　總結(jié)22
第3章　電路23
3.1　電學(xué)術(shù)語23
3.1.1　電荷24
3.1.2　電流24
3.1.3　電壓24
3.1.4　電阻25
3.1.5　水類比25
3.2　歐姆定律26
3.3　電路圖26
3.4　基爾霍夫電壓定律28
3.5　真實(shí)世界中的電路29
3.6　發(fā)光二極管30
3.7　總結(jié)32
設(shè)計(jì)1：搭建并測量電路32
設(shè)計(jì)2：搭建簡單的LED電路37
第4章　數(shù)字電路39
4.1　什么是數(shù)字電路39
4.2　用機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算40
4.3　神奇的晶體管41
4.4　邏輯門43
4.5　用邏輯門進(jìn)行設(shè)計(jì)45
4.6　集成電路46
4.7　總結(jié)48
設(shè)計(jì)3：用晶體管實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算49
設(shè)計(jì)4：用邏輯門構(gòu)建電路50
第5章　數(shù)字電路中的算術(shù)運(yùn)算55
5.1　二進(jìn)制加法55
5.2　半加器57
5.3　全加器58
5.4　4位加法器59
5.5　有符號數(shù)61
5.6　無符號數(shù)64
5.7　總結(jié)65
設(shè)計(jì)5：搭建半加器66
第6章　存儲器和時(shí)鐘信號68
6.1　時(shí)序邏輯電路和存儲器68
6.2　SR鎖存器69
6.3　在電路中使用SR鎖存器71
6.4　時(shí)鐘信號73
6.5　JK觸發(fā)器74
6.6　T觸發(fā)器76
6.7　在3位計(jì)數(shù)器中使用時(shí)鐘76
6.8　總結(jié)78
設(shè)計(jì)6：用NOR門搭建SR鎖存器78
設(shè)計(jì)7：搭建一個基本的自動販賣機(jī)
　　　　 電路79
設(shè)計(jì)8：在自動販賣機(jī)電路中添加
　　　　　　　 延遲復(fù)位功能80
設(shè)計(jì)9：將鎖存器用作手動時(shí)鐘82
設(shè)計(jì)10：測試JK觸發(fā)器84
設(shè)計(jì)11：搭建3位計(jì)數(shù)器85
第7章　計(jì)算機(jī)硬件88
7.1　計(jì)算機(jī)硬件概述88
7.2　主存89
7.3　中央處理器92
7.3.1　指令集架構(gòu)93
7.3.2　內(nèi)部結(jié)構(gòu)94
7.3.3　時(shí)鐘、內(nèi)核和高速緩存95
7.4　其他組件98
7.4.1　輔存98
7.4.2　輸入/輸出99
7.5　總線通信101
7.6　總結(jié)102
第8章　機(jī)器碼與匯編語言103
8.1　軟件術(shù)語103
8.2　機(jī)器指令示例104
8.3　用機(jī)器碼計(jì)算階乘106
8.4　總結(jié)108
設(shè)計(jì)12：匯編語言中的階乘運(yùn)算108
設(shè)計(jì)13：檢查機(jī)器碼117
第9章　高級編程121
9.1　高級編程概述121
9.2　C和Python簡介122
9.3　注釋122
9.4　變量123
9.4.1　C中的變量123
9.4.2　Python中的變量124
9.5　棧和堆125
9.5.1　棧125
9.5.2　堆126
9.6　算術(shù)運(yùn)算127
9.7　邏輯運(yùn)算129
9.7.1　按位運(yùn)算符129
9.7.2　布爾運(yùn)算符130
9.8　程序流131
9.8.1　if語句131
9.8.2　循環(huán)132
9.9　函數(shù)133
9.9.1　定義函數(shù)134
9.9.2　調(diào)用函數(shù)135
9.9.3　使用庫135
9.10　面向?qū)ο蟮木幊?36
9.11　編譯或解釋137
9.12　用C語言計(jì)算階乘138
9.13　總結(jié)140
設(shè)計(jì)14：查看變量141
設(shè)計(jì)15：改變Python中變量引用的值
　 　　　　類型143
設(shè)計(jì)16：棧或堆144
設(shè)計(jì)17：編寫猜謎游戲145
設(shè)計(jì)18：使用Python中的銀行
　　　　　　　　賬戶類146
設(shè)計(jì)19：用C語言實(shí)現(xiàn)階乘147
第10章　操作系統(tǒng)150
10.1　無操作系統(tǒng)編程150
10.2　操作系統(tǒng)概述151
10.3　操作系統(tǒng)系列152
10.4　內(nèi)核模式和用戶模式154
10.5　進(jìn)程155
10.6　線程157
10.7　虛存158
10.8　應(yīng)用程序編程接口161
10.9　用戶模式氣泡和系統(tǒng)調(diào)用163
10.10　API和系統(tǒng)調(diào)用164
10.11　操作系統(tǒng)軟件庫165
10.12　應(yīng)用程序二進(jìn)制接口166
10.13　設(shè)備驅(qū)動程序167
10.14　文件系統(tǒng)167
10.15　服務(wù)和守護(hù)進(jìn)程168
10.16　安全169
10.17　總結(jié)169
設(shè)計(jì)20：查看運(yùn)行中的進(jìn)程170
設(shè)計(jì)21：創(chuàng)建并觀察線程172
設(shè)計(jì)22：查看虛存173
設(shè)計(jì)23：嘗試操作系統(tǒng)API175
設(shè)計(jì)24：觀察系統(tǒng)調(diào)用177
設(shè)計(jì)25：使用glibc178
設(shè)計(jì)26：查看加載的內(nèi)核模塊180
設(shè)計(jì)27：了解存儲設(shè)備和文件系統(tǒng)181
設(shè)計(jì)28：查看服務(wù)182
第11章　互聯(lián)網(wǎng)183
11.1　網(wǎng)絡(luò)術(shù)語183
11.2　互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議套件185
11.2.1　鏈路層186
11.2.2　網(wǎng)絡(luò)層187
11.2.3　傳輸層190
11.2.4　應(yīng)用層192
11.3　游歷互聯(lián)網(wǎng)192
11.4　互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)功能194
11.4.1　動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議194
11.4.2　私有IP地址和網(wǎng)絡(luò)地址
　　　　　　　轉(zhuǎn)換195
11.4.3　域名系統(tǒng)196
11.5　網(wǎng)絡(luò)即計(jì)算198
11.6　總結(jié)199
設(shè)計(jì)29：查看鏈路層199
設(shè)計(jì)30：查看網(wǎng)絡(luò)層200
設(shè)計(jì)31：查看端口使用情況201
設(shè)計(jì)32：跟蹤到達(dá)互聯(lián)網(wǎng)上一個主機(jī)
　　　　　　　　 的路由203
設(shè)計(jì)33：查看IP地址203
設(shè)計(jì)34：查看設(shè)備IP是公有的還是
　　　　　　　　　私有的204
設(shè)計(jì)35：在DNS中查找信息205
第12章　萬維網(wǎng)206
12.1　萬維網(wǎng)概述206
12.1.1　分布式網(wǎng)絡(luò)206
12.1.2　可尋址網(wǎng)絡(luò)207
12.1.3　鏈接網(wǎng)絡(luò)208
12.1.4　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議209
12.1.5　可搜索的網(wǎng)絡(luò)211
12.2　網(wǎng)絡(luò)語言212
12.2.1　用HTML構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)212
12.2.2　用CSS設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)樣式215
12.2.3　用JavaScript編寫網(wǎng)絡(luò)腳本216
12.2.4　用JSON和