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计算机是如何工作的:人人都能懂的计算机软硬件工作原理电子书

本书是一本深浅出阐释计算机工作原理的门实践指南,旨在以一种易于理解的方式呈现计算机的基础知识,探索以下主题:如何像软件工程师一样思考,用数据描述真实世界的概念;如何用欧姆定律和基尔霍夫定律分析电路的特性;如何像计算机一样思考,练习二制加法,一步一步地在脑海中执行一个程序。 本书涵盖从电路设计到代码编写的广泛主题,涉及二制、电路、逻辑运算、算术运算、存储器、时钟信号、机器码、汇编语言、高级编程语言、操作系统和互联网等概念。除这些基本概念外,书中还提供了大量练习和41个动手实践的设计任务,包括搭建数字电路、设计猜谜游戏、将十制数转换为二制、检查虚存使用情况、运行自己的网络服务器等,帮助读者巩固所学知识。

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作       者:(美)马修·贾斯蒂斯(Matthew Justice)

出  版  社:机械工业出版社

出版时间:2023-12-09

字       数:20.5万

所属分类: 科技 > 计算机/网络 > 计算机理论与教程

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本书是一本将理论与实践有机结合的计算机工作原理实践指南,包含41个实践项目,涵盖了从电路设计到代码编写的广泛主题。通过本书,读者将实践构建数字电路、设计一个猜谜游戏、将十制数字转换为二制、检查虚拟内存使用情况、运行自己的Web服务器等,从引人胜的实践项目中学习如何像软件工程师一样思考、用数据描述真实世界的概念,使用欧姆定律和基尔霍夫定律分析电路的特性,以及如何像计算机一样思考、一步一步地在脑海中执行一个程序。<br/>【推荐语】<br/>本书是一本深浅出阐释计算机工作原理的门实践指南,旨在以一种易于理解的方式呈现计算机的基础知识,探索以下主题:如何像软件工程师一样思考,用数据描述真实世界的概念;如何用欧姆定律和基尔霍夫定律分析电路的特性;如何像计算机一样思考,练习二制加法,一步一步地在脑海中执行一个程序。 本书涵盖从电路设计到代码编写的广泛主题,涉及二制、电路、逻辑运算、算术运算、存储器、时钟信号、机器码、汇编语言、高级编程语言、操作系统和互联网等概念。除这些基本概念外,书中还提供了大量练习和41个动手实践的设计任务,包括搭建数字电路、设计猜谜游戏、将十制数转换为二制、检查虚存使用情况、运行自己的网络服务器等,帮助读者巩固所学知识。<br/>【作者】<br/>马修·贾斯蒂斯(Matthew Justice)是一位在微软工作了17年的软件工程师,从事过各种工作,包括调试Windows内核、发自动修复程序,以及领导工程师团队构建诊断工具和服务。他从事过从底层软件发到高级网络应用程序发的所有工作。他拥有电气工程学位。业余时间,他喜欢与家人共度时光,共同远足、阅读、编曲并玩旧式电子游戏。<br/>
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前言

致谢

技术审稿人简介

第1章 计算机的概念

1.1 计算机的定义

1.2 模拟和数字

1.3 数字系统

1.4 位和字节

1.5 前缀

1.6 十六进制

1.7 总结

第2章 二进制

2.1 数字化表示数据

2.2 二进制逻辑

2.3 总结

第3章 电路

3.1 电学术语

3.2 欧姆定律

3.3 电路图

3.4 基尔霍夫电压定律

3.5 真实世界中的电路

3.6 发光二极管

3.7 总结

设计1:搭建并测量电路

设计2:搭建简单的LED电路

第4章 数字电路

4.1 什么是数字电路

4.2 用机械开关实现逻辑运算

4.3 神奇的晶体管

4.4 逻辑门

4.5 用逻辑门进行设计

4.6 集成电路

4.7 总结

设计3:用晶体管实现逻辑运算

设计4:用逻辑门构建电路

第5章 数字电路中的算术运算

5.1 二进制加法

5.2 半加器

5.3 全加器

5.4 4位加法器

5.5 有符号数

5.6 无符号数

5.7 总结

设计5:搭建半加器

第6章 存储器和时钟信号

6.1 时序逻辑电路和存储器

6.2 SR锁存器

6.3 在电路中使用SR锁存器

6.4 时钟信号

6.5 JK触发器

6.6 T触发器

6.7 在3位计数器中使用时钟

6.8 总结

设计6:用NOR门搭建SR锁存器

设计7:搭建一个基本的自动贩卖机电路

设计8:在自动贩卖机电路中添加延迟复位功能

设计9:将锁存器用作手动时钟

设计10:测试JK触发器

设计11:搭建3位计数器

第7章 计算机硬件

7.1 计算机硬件概述

7.2 主存

7.3 中央处理器

7.4 其他组件

7.5 总线通信

7.6 总结

第8章 机器码与汇编语言

8.1 软件术语

8.2 机器指令示例

8.3 用机器码计算阶乘

8.4 总结

设计12:汇编语言中的阶乘运算

设计13:检查机器码

第9章 高级编程

9.1 高级编程概述

9.2 C和Python简介

9.3 注释

9.4 变量

9.5 栈和堆

9.6 算术运算

9.7 逻辑运算

9.8 程序流

9.9 函数

9.10 面向对象的编程

9.11 编译或解释

9.12 用C语言计算阶乘

9.13 总结

设计14:查看变量

设计15:改变Python中变量引用的值类型

设计16:栈或堆

设计17:编写猜谜游戏

设计18:使用Python中的银行账户类

设计19:用C语言实现阶乘

第10章 操作系统

10.1 无操作系统编程

10.2 操作系统概述

10.3 操作系统系列

10.4 内核模式和用户模式

10.5 进程

10.6 线程

10.7 虚存

10.8 应用程序编程接口

10.9 用户模式气泡和系统调用

10.10 API和系统调用

10.11 操作系统软件库

10.12 应用程序二进制接口

10.13 设备驱动程序

10.14 文件系统

10.15 服务和守护进程

10.16 安全

10.17 总结

设计20:查看运行中的进程

设计21:创建并观察线程

设计22:查看虚存

设计23:尝试操作系统API

设计24:观察系统调用

设计25:使用glibc

设计26:查看加载的内核模块

设计27:了解存储设备和文件系统

设计28:查看服务

第11章 互联网

11.1 网络术语

11.2 互联网协议套件

11.3 游历互联网

11.4 互联网基础功能

11.5 网络即计算

11.6 总结

设计29:查看链路层

设计30:查看网络层

设计31:查看端口使用情况

设计32:跟踪到达互联网上一个主机的路由

设计33:查看IP地址

设计34:查看设备IP是公有的还是私有的

设计35:在DNS中查找信息

第12章 万维网

12.1 万维网概述

12.2 网络语言

12.3 网络浏览器

12.4 网络服务器

12.5 总结

设计36:查看HTTP流量

设计37:运行自己的网络服务器

设计38:从网络服务器返回HTML

设计39:为网站添加CSS

设计40:为网站添加JavaScript脚本

第13章 现代计算机

13.1 app

13.2 虚拟化和仿真

13.3 云计算

13.4 深网和暗网

13.5 比特币

13.6 虚拟现实和增强现实

13.7 物联网

13.8 总结

设计41:用Python控制自动贩卖机电路

附录

附录A 参考答案

附录B 相关资源

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