計算機是如何工作的：人人都能懂的計算機軟硬件工作原理

目　　錄　　Contents
前言
致謝
技術審稿人簡介
第1章　計算機的概念1
1.1　計算機的定義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　十進制數(shù)4
1.3.2　二進制數(shù)5
1.4　位和字節(jié)6
1.5　前綴7
1.6　十六進制9
1.7　總結12
第2章　二進制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　解釋二進制數(shù)據(jù)18
2.2　二進制邏輯18
2.3　總結22
第3章　電路23
3.1　電學術語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　真實世界中的電路29
3.6　發(fā)光二極管30
3.7　總結32
設計1：搭建并測量電路32
設計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　用機械開關實現(xiàn)邏輯運算40
4.3　神奇的晶體管41
4.4　邏輯門43
4.5　用邏輯門進行設計45
4.6　集成電路46
4.7　總結48
設計3：用晶體管實現(xiàn)邏輯運算49
設計4：用邏輯門構建電路50
第5章　數(shù)字電路中的算術運算55
5.1　二進制加法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65
設計5：搭建半加器66
第6章　存儲器和時鐘信號68
6.1　時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位計數(shù)器中使用時鐘76
6.8　總結78
設計6：用NOR門搭建SR鎖存器78
設計7：搭建一個基本的自動販賣機
　　　　 電路79
設計8：在自動販賣機電路中添加
　　　　　　　 延遲復位功能80
設計9：將鎖存器用作手動時鐘82
設計10：測試JK觸發(fā)器84
設計11：搭建3位計數(shù)器85
第7章　計算機硬件88
7.1　計算機硬件概述88
7.2　主存89
7.3　中央處理器92
7.3.1　指令集架構93
7.3.2　內部結構94
7.3.3　時鐘、內核和高速緩存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102
第8章　機器碼與匯編語言103
8.1　軟件術語103
8.2　機器指令示例104
8.3　用機器碼計算階乘106
8.4　總結108
設計12：匯編語言中的階乘運算108
設計13：檢查機器碼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　算術運算127
9.7　邏輯運算129
9.7.1　按位運算符129
9.7.2　布爾運算符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　調用函數(shù)135
9.9.3　使用庫135
9.10　面向對象的編程136
9.11　編譯或解釋137
9.12　用C語言計算階乘138
9.13　總結140
設計14：查看變量141
設計15：改變Python中變量引用的值
　 　　　　類型143
設計16：棧或堆144
設計17：編寫猜謎游戲145
設計18：使用Python中的銀行
　　　　　　　　賬戶類146
設計19：用C語言實現(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　內核模式和用戶模式154
10.5　進程155
10.6　線程157
10.7　虛存158
10.8　應用程序編程接口161
10.9　用戶模式氣泡和系統(tǒng)調用163
10.10　API和系統(tǒng)調用164
10.11　操作系統(tǒng)軟件庫165
10.12　應用程序二進制接口166
10.13　設備驅動程序167
10.14　文件系統(tǒng)167
10.15　服務和守護進程168
10.16　安全169
10.17　總結169
設計20：查看運行中的進程170
設計21：創(chuàng)建并觀察線程172
設計22：查看虛存173
設計23：嘗試操作系統(tǒng)API175
設計24：觀察系統(tǒng)調用177
設計25：使用glibc178
設計26：查看加載的內核模塊180
設計27：了解存儲設備和文件系統(tǒng)181
設計28：查看服務182
第11章　互聯(lián)網(wǎng)183
11.1　網(wǎng)絡術語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)絡層187
11.2.3　傳輸層190
11.2.4　應用層192
11.3　游歷互聯(lián)網(wǎng)192
11.4　互聯(lián)網(wǎng)基礎功能194
11.4.1　動態(tài)主機配置協(xié)議194
11.4.2　私有IP地址和網(wǎng)絡地址
　　　　　　　轉換195
11.4.3　域名系統(tǒng)196
11.5　網(wǎng)絡即計算198
11.6　總結199
設計29：查看鏈路層199
設計30：查看網(wǎng)絡層200
設計31：查看端口使用情況201
設計32：跟蹤到達互聯(lián)網(wǎng)上一個主機
　　　　　　　　 的路由203
設計33：查看IP地址203
設計34：查看設備IP是公有的還是
　　　　　　　　　私有的204
設計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206
12.1.2　可尋址網(wǎng)絡207
12.1.3　鏈接網(wǎng)絡208
12.1.4　網(wǎng)絡協(xié)議209
12.1.5　可搜索的網(wǎng)絡211
12.2　網(wǎng)絡語言212
12.2.1　用HTML構造網(wǎng)絡212
12.2.2　用CSS設計網(wǎng)絡樣式215
12.2.3　用JavaScript編寫網(wǎng)絡腳本216
12.2.4　用JSON和