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前言
第1章 简单理解计算机——介绍
1.1 计算机的概念
1.2 计算机的结构
1.3 计算机的诞生
1.3.1 图灵机
1.3.2 冯·诺依曼架构
第2章 理解计算机的语言——二进制
2.1 二进制的概念
2.2 计算机中的二进制
第3章 计算机系统的仿真工具——Logisim
3.1 为什么使用软件仿真来制作？
3.2 如何使用Logisim软件？
3.2.1 Logisim的使用界面
3.2.2 Logisim的常用元件
第4章 学习计算机的起点——逻辑门
4.1 逻辑门的概念
4.1.1 与门
4.1.2 或门
4.1.3 非门
4.2 如何构建其他逻辑门？
4.2.1 与非门
4.2.2 或非门
4.2.3 异或门
4.2.4 同或门
4.2.5 三态缓冲器
4.2.6 三输入端口与门
第5章 逻辑门基础组合——组合逻辑
5.1 如何制作一个数据选择器？
5.2 如何制作一个译码器？
第6章 计算机的核心组件——ALU
6.1 计算机如何进行加法运算？
6.1.1 半加器
6.1.2 全加器
6.1.3 多位加法器
6.2 如何使用加法器进行减法运算？
6.2.1 补码
6.2.2 加法器进行补码加减法
6.2.3 标志位
6.3 如何制作一个ALU？
第7章 存储的基础结构——记忆单元
7.1 计算机如何保存1位数据？
7.1.1 二值锁存电路
7.1.2 RS锁存器
7.1.3 D锁存器
7.1.4 D触发器
7.2 如何制作寄存器？
7.2.1 寄存器
7.2.2 异步复位D触发器
7.3 如何制作计数器？
第8章 用记忆单元盖个楼——存储器
8.1 存储器的概念
8.2 如何制作RAM？
8.2.1 RAM的结构
8.2.2 RAM的单元结构
8.2.3 RAM元件
第9章 搭建简单的计算机系统——手动计算机系统
9.1 手动计算机1.0系统——ALU+寄存器
9.2 手动计算机2.0系统——加入RAM
9.3 如何制作一个寄存器组？
9.4 手动计算机3.0系统——加入寄存器组
第10章 理解计算机的语言——指令集
10.1 如何构建指令集？
10.2 如何制作控制器？
10.3 手动计算机4.0系统——加入控制器
第11章 计算机系统的自动化——单周期计算机系统
11.1 单周期计算机1.0系统——加入指令存储器
11.2 将指令代码写入指令存储器
11.3 单周期计算机2.0系统——增加跳转指令JMP
11.3.1 指令集加入JMP指令
11.3.2 控制器加入JMP指令
11.3.3 搭建单周期计算机2.0系统
11.4 单周期计算机3.0系统——增加条件跳转指令
11.5 如何使用条件跳转指令实现分支和循环？
第12章 计算机系统的节奏感——时序控制
12.1 如何制作步进器？
12.2 如何使用时序电路控制时钟节奏？
第13章 多周期计算机系统——总体设计
13.1 多周期计算机系统的总体设计
13.2 总线的概念
13.3 寄存器组2.0——加入特殊寄存器
13.4 CPU初步设计
13.5 多周期计算机1.0系统——流程设计
第14章 多周期计算机系统——控制单元
14.1 多周期计算机1.0系统——控制单元
14.2 使用多周期计算机1.0系统实现简单的程序
第15章 数据叠叠乐——栈
15.1 栈的概念
15.2 加入栈指令
15.3 多周期计算机2.0系统——更新控制器
15.4 如何使用栈实现函数调用过程？
15.5 如何使用栈实现递归函数？
第16章 让机器和人通话——I/O设备
16.1 I/O设备的概念
16.2 Logisim中的I/O设备
16.3 如何加入I/O指令？
16.4 多周期计算机3.0系统——更新控制器
16.5 多周期计算机3.0系统——加入I/O设备
16.6 如何使用LED方阵？
第17章 打断的艺术——中断
17.1 轮询和中断的概念
17.2 如何使用轮询的方式获取键盘输入？
17.3 多周期计算机4.0系统——加入键盘中断
17.4 如何使用中断的方式获取键盘输入？
第18章 结语——新的开始
18.1 计算机的分层
18.2 计算机应用的新兴方向
18.2.1 互联网：全球互联的信息基础设施
18.2.2 人工智能：模拟人类智慧的机器系统
18.2.3 区块链：重塑信任的分布式账本技术
18.2.4 机器人：融合感知与执行的智能体
18.2.5 扩展现实：构建沉浸式体验的仿真技术
18.3 宇宙计算机猜想
附录 符号对照表
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