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《穿越计算机的迷雾》读书笔记

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摘要
《穿越计算机的迷雾》读书笔记，书本身比较浅显，所以笔记比较简略。

第1章 了解计算机，要从电开始

1.1 有的东西能导电，而有的则不能

  1. 导体
  2. 绝缘体
  3. 半导体

1.2 电的老家是原子

  1. 原子
    1. 原子核
      1. 质子
      2. 中子
    2. 电子

1.3 为什么有些东西可以导电

  1. 自由电子

1.4 电流是怎样形成的

  1. 电压
  2. 电势差

1.5 电路和电路图

  1. 电阻

第2章 用电来表示数

2.1 怎样用电来代表一个数字

  1. 模拟计算机

2.2 古怪的二进制计数法

  1. 二进制

2.3 二进制数就是比特串

  1. 比特

2.4 用开关来表示二进制数字

  1. 开：1
  2. 关：0

第3章 怎样才能让机器做加法

3.1 我们是怎样用十进制做加法的

  1. 逢十进一

3.2 用二进制做加法其实更简单

  1. 逢二进一

3.3 使用全加器来构造加法机

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第4章 电子计算机发明的前夜

4.1 电能生磁

  1. 电磁感应

4.2 继电器和莫尔斯电码

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4.3 磁也能生电

  1. 切割磁感线

4.4 电话的发明

  1. 声信号 —> 电信号

4.5 爱迪生大战交流电

  1. 交流电
  2. 变压器

4.6 无线电通信的开端

  1. 电磁波

第5章 从逻辑学到逻辑电路

5.1 逻辑学

  1. 逻辑
  2. 形象思维
  3. 抽象思维
    1. 推理
    2. 论证

5.2 数理逻辑

  1. 与
  2. 或
  3. 非

5.3 数字逻辑和逻辑电路

  1. 逻辑电路

第6章 加法机的诞生

6.1 全加器的构造

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6.2 加法机的组成

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第7章 会变魔术的触发器

7.1 不寻常的开关和灯

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7.2 反馈和振荡器

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  1. 把一个非门的输出取出一部分来，同时又作为它的输入，这样就形成了一个反馈。
  2. 一个非门，再加上反馈之后，就能产生一连串交替变化的输出，使得与之相连的灯泡一亮一灭，很像一把振动的直尺或一个来回游荡的秋千，在两个端点之间来回运动。作为一种类比，像这种东西，在电子技术领域里叫做振荡器。
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  1. 这是一种非常有规律的、周期性变化的波形，属于有棱有角的方形，因此在电学里叫做“方波”。
  2. 振荡器，它所产生的方波总是被称为“脉冲”。
  3. 对于振荡器输出的每一个方形脉冲，电压或电流从零上升到最大值的那条线叫做上升沿；反之，电压或电流逐渐下降的那条线叫做下降沿。
  4. 每个脉冲所占用的时间，或者更准确地说，两个脉冲相继出现的间隔时间，就是脉冲周期，它是频率的倒数。
  5. 如果每秒出现5个脉冲，那么频率就是5Hz，周期为0.2秒。

7.3 电子管时代

  1. 电子二极管

    1. 阴极

    2. 阳极

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  2. 电子三极管

    1. 栅极

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    2. 电子三极管具有放大作用

    3. 电子三极管的放大效果不是无端地凭空产生的，这个放大后的能量来自于电源，它只是一个转换器。

  3. 除了有线的东西需要电子管，无线的东西也搭上了顺风车。利用它的放大作用，再加上适当的反馈，就可以形成一个振荡器，能够产生固定频率的振荡电流。如果它的振荡频率足够高，就能向很远的地方发射无线电波，而且它的优势是可以获得极高的振荡频率，因为电子管的开关速度很快。

7.4 记忆力非凡的触发器

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7.5 触发器的符号

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  1. 触发器有两个截然相反的输出。
  2. 在触发器正常工作的前提下，Q的输出和S的输入总是一致的，S = 0则Q = 0; S = 1则Q = 1。这意味着可以通过设置S的值，使得Q的输出和S保持一致，这就是“S”的由来（在英语里，S是单词“Set”的第一个字母，这个单词的意思是“设置”）。
  3. 不管Q以前是什么，比如Q = 0，我们可以通过让S = 1来使Q变成1。
  4. 当R = 1的话，Q又变回0，这等于将Q打回原形，这称为“恢复”或者“复位”，“R”就是这么来的（R取自英语单词“Reset”的第一个字母，该单词的意思是“复位”）。

第8章 学生时代的走马灯

8.1 能保存一个比特的触发器

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8.2 边沿触发

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8.3 揭开走马灯之谜

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8.4 这个触发器很古怪

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第9章 计算机时代的开路先锋

9.1 纯电子化的计算时代

9.2 晶体管时代

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9.3 新材料带动技术进步

第10章 用机器做一连串的加法

10.1 把一大堆数加起来

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10.2 轮流使用总线

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10.3 简化操作过程

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10.4 这就是传说中的控制器

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第11章 全自动加法计算机

11.1 咸鸭蛋坛子和存储器

/images/Through_the_Fog_of_Computers/具有唯一输入/输出线的存储器，它可以保存或者读出一个比特.png /images/Through_the_Fog_of_Computers/%E5%86%99%E5%85%A5%E4%B8%80%E4%B8%AA%E6%AF%94%E7%89%B9%E7%9A%84%E5%8E%9F%E7%90%86.png /images/Through_the_Fog_of_Computers/%E8%AF%BB%E5%87%BA%E4%B8%80%E4%B8%AA%E6%AF%94%E7%89%B9%E7%9A%84%E5%8E%9F%E7%90%86.png /images/Through_the_Fog_of_Computers/%E5%AD%98%E5%82%A8%E5%99%A8%E7%A4%BA%E4%BE%8B%EF%BC%8C%E5%AE%83%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E4%BF%9D%E5%AD%984%E4%B8%AA%E4%BA%8C%E8%BF%9B%E5%88%B6%E6%95%B0%E3%80%81%E6%AF%8F%E4%B8%AA%E6%95%B0%E5%8C%85%E5%90%AB5%E4%B8%AA%E6%AF%94%E7%89%B9.png /images/Through_the_Fog_of_Computers/%E5%9C%B0%E5%9D%80%E8%AF%91%E7%A0%81%E5%99%A8%E5%AF%B9%E4%BA%8E%E7%AE%80%E5%8C%96%E5%AD%98%E5%82%A8%E5%99%A8%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%98%AF%E5%BF%85%E4%B8%8D%E5%8F%AF%E5%B0%91%E7%9A%84.png /images/Through_the_Fog_of_Computers/%E5%B0%81%E8%A3%85%E5%90%8E%E7%9A%84%E5%AD%98%E5%82%A8%E5%99%A8%E6%95%B4%E4%BD%93%E5%A4%96%E8%A7%82.png

这个存储器，你可以随机地、任意地决定访问哪个存储单元，不管访问哪个存储单元，所花的时间都一样，和它们在存储器中的位置（地址）没有关系。正是因为这样，我们通常称之为“随机访问存储器”，或者“自由存取存储器”，用英文来说就是Random Access Memory，简称RAM。由于组成它的细胞是触发器，而这种东西就怕断电，不管它记下的是什么，只要一断电就全完蛋了，因此属于易失性存储器。

11.2 磁芯存储器

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  1. 在磁芯中穿一根电线，叫做驱动线，用来往磁芯中写入一个比特，所以称之为写入线也是可以的，但最好还是称作驱动线，因为读出比特的时候也要用到它。要达到写入一个比特的目的，需要控制电流的方向。
  2. 读出比特的过程要麻烦一些，但是很有趣，方法是用驱动线向磁芯中写入一个比特“0”。如果磁芯中保存的本来就是个“0”，那么这个写入电流不会对原有的磁场产生太大的影响，以至于读出线上感应出的电压很小，这表示读出的是“0”。但是，如果磁芯中原来保存的是“1”，那么这个写入电流将使磁芯的磁场翻转，这种变化即使算不上翻江倒海，也非常强烈，这个大幅度变化的磁场将在读出线上感应出较高的电压，这表示读出的是“1”。
  3. 磁芯的读出是破坏性的，如果读出来的是“1”，那么读取之后磁芯的状态将会是“0”，这需要重新将读出来的“1”写回磁芯中，这是磁芯存储器比较麻烦的地方。
  4. 从磁芯中读出的电压很小，而且不是我们需要的方波。好在有电子管和晶体管，可以将其放大并进行规整，使之合乎要求。和触发器不同，磁芯有一个明显的好处，那就是断电之后，也能够维持写入的数据。

11.3 先存储，后计算

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11.4 半自动操作

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11.5 全自动计算

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第12章 现代的通用计算机

12.1 更多的计算机指令

12.2 当计算机面临选择时]

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12.3 现代计算机的大体特征

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字长表示一台计算机在一次操作中可以处理的二进制比特数。换句话说，就是每个寄存器可以保存的二进制数是几个比特，或者加法器每次计算的二进制数是几个比特。

12.4 为什么计算机如此有用

第13章 集成电路时代

13.1 电子管和晶体管时代

13.2 集成电路时代

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13.3 流水线和高速缓存技术

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13.4 掌上游戏机和手机就是计算机

第14章 核心与外部设备

14.1 I/O接口

14.2 键盘

14.3 显示设备

14.4 辅助存储设备

第15章 数字化生存

15.1 数字化浪潮

15.2 互联网时代

15.3 大数据和人工智能

更新于 2022/12/31
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 计穿越计算机的迷雾
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