推薦語

這本書用通俗的語言講解計算機相關組成，內容比較淺顯易懂，適合初級程序員學習，中級程序員查漏補缺，不適合高級程序員。
給個四星級推薦（滿分五星）。

關注公眾號《嵌入式小散修》，回復 計算機是怎樣跑起來的。

一、計算機的三大原則

計算機的三大原則：

• 計算機是執行輸入、運算、輸出的機器

• 程序是指令和數據的集合

• 計算機的處理方式有時與人們的思維習慣不同

  對計算機來說什么都是數字，理解新技術要用計算機思維，當然為了貼近人類，計算機在不斷地進化，開發方式也在進步，也會越來越方便，機器的交互方式更趨向于人類的方式。

二、計算機的組成（構造一個微型計算機）

• 最重要的三個部分：CPU、內存和 I/O。
• 使用 DMA 往內存里寫入數據（此時要隔離 CPU 和內存之間的聯系），可以減少 CPU 的使用量，增加系統的執行能力。
• 這一章實現的東西很原始，不過描述的很清楚，就是各個模塊之間要執行的操作。
• 實現一次組裝微機還是很有用的，無論是實物還是模擬軟件模擬或者紙上畫。

三、手工匯編

• CPU 的種類不同，能夠識別的匯編語言也不相同。
• 每個 CPU 在復位之后都會從某個固定位置開始執行代碼（一般是位置0）。
• 為了方便查看程序，使用助記符來實現的匯編語言其實等效于機器語言，語句是一一對應的。
• 匯編語言的組成：“標簽”、“操作碼（指令）”和“操作數（指令的對象）”。
• 計算機中各個模塊遵循這各種預定義的協議，保證著系統能夠有序運行。
• CPU 一般只能運算寄存器的值，所以數據在內存、IO、寄存器之間的傳輸很重要。
• 同樣是匯編語言中的 1 條指令，有的指令對應著 1 個字節的機器語言，有的指令則對應著多個字節的機器語言。
• 機器語言其實就是一種用二進制數字串來表示數據或者指令，一串數據可能就是一個指令，這都是在 CPU 設計的時候定義好的。
• 無論是底層的匯編，還是各種高級語言，最終都會變成機器語言才能夠被 CPU 執行。
• PC 寄存器會隨著程序的運行自動往下更新。

四、程序像河水一樣流動

• 程序的執行過程就像水流動一樣，順序流動、產生分支流動或者形成旋渦（循環），腦中要有這種場景，一種意境。

• 結構化編程不推薦使用跳轉指令，跳轉指令（goto 語句）使程序陷入“意大利面條”的狀態，因為他可以隨意跳轉執行地址。

• 寫程序建議先畫個粗略的流程圖，然后完善細節，最后寫代碼。

• 根據輾轉相除法求解最大公約數的方法（又稱歐幾里得算法），可以直接使用減法即可實現。

• 要掌握的幾種算法

  (判定素數有許多優化方法，比如要是從 2 開始依次除下去，只需要從 2 除到待判定數的平方根就足夠了)

• 求解最小公倍數：用兩個整數的乘積除以這兩個整數的最大公約數。

• 在思考算法時需要時刻記著，解決問題時是可以利用計算機的處理速度的(這也是暴力破解方法的來源)。

• 題目中的哨兵作用很巧妙。

• 思考問題是否存在一些規律，有時可以方便解決問題。

• 想好再寫代碼，比如在紙上畫流程圖。

五、數據結構

• 數據結構就是為了更方便處理數據。
• 數組、鏈表是基礎的數據結構，棧、隊列、二叉樹、圖等都是從這兩者變化而來。

六、面向對象編程

• 面向對象編程是一種基于以下思路的程序設計方法：將關注點置于對象（Object）本身，對象的構成要素包含對象的行為及操作，以此為基礎進行編程。這種方法使程序易于復用，軟件的生產效率因而得以提升。其中所使用的主要編程技巧有繼承、封裝、多態三種。
• 面向對象的知識比較龐大，還是需要去實踐才能體會。

十、加密

• 對于文本加密，無非是對字符進行某個形式的偏移，解密的時候偏移回來即可。

• 加上 3 就是加密，減去 3 就是解密。因此通常把像 3這樣用于加密和解密的數字稱為“密鑰”。

• XOR 運算的有趣之處在于，用 XOR 運算加密后的密文，可以通過相同的 XOR 運算解密。也就是說，一個程序既可用于加密又可用于解密，很方便（兩個相同的數異或為0，任何數異或0等于其自身）

• 在互聯網等環境中，會有很多不固定的人群相互收發經過加密處理的數據。一般情況下，會將所使用的加密方式公開，而只對密鑰的值保密。但是令人感到遺憾的是，這個世界上還是有壞人的。有些人會盜取那些并不是發送給他們的加密數據，企圖破解后用于不可告人的目的。盡管這些人并不知道密鑰的值，但是他們會利用計算機強大的計算能力，用密鑰所有可能的取值去試著破解。

• 可以通過增加秘鑰長度和復雜度的方式增加被破解的難度。

• 前文的秘鑰需要雙方都知道且不能泄露，但是對于互聯網場景根本行不通。

• 公開密鑰加密技術解決了這個問題，在公開密鑰加密技術中，用于加密的密鑰可以公開給全世界，因此稱為“公鑰”，而用于解密的密鑰是只有自己才知道的秘密，因此稱為“私鑰”。

• 可用于實現公開密鑰加密技術的算法有若干種，目前廣泛應用于互聯網中的 RSA 算法。

  使用 RSA 創建公鑰和私鑰的步驟如圖 10.8 所示。無論是公鑰還是私鑰都包含著兩個數值，兩個數值組成的數對兒才是一個完整的密鑰（210）

• 該算法之所以成功的原因：乍一看會以為只要了解了 RSA 算法，就可以通過公鑰 c = 323、e = 11 推算出私鑰 c = 323，f = 131 了。但是為了求解私鑰中的 f，就不得不對 c 進行因子分解，分解為兩個素數 a、b。在本例中 c 的位數很短，而在實際應用公開密鑰加密時，建議將 c 的位數（用二進制數表示211時）擴充為 1024 位（相當于 128 字節）。要把這樣的天文數字分解為兩
  個素數，就算計算機的速度再快，也還是要花費不可估量的時間，時間可能長到不得不放棄解密的程度。

• 實際中計算數字簽名時，使用的是通過更加復雜的公式計算得出的、被稱作 MD5（Message Digest5）的信息摘要。由于 MD5 經過了精心的設計，所以使得兩段明文即使只有略微的差
  異，計算后也能得出不同的信息摘要。

• 合理的密鑰應該滿足如下條件：長短適中、可以反復使用、可以通過某種通信手段交給接收者，并且通信雙方以外的其他人難以用它來解密。公開密鑰加密技術就完全滿足上述條件。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的读书笔记 -- 《计算机是怎样跑起来的》的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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