推薦語

這本書用通俗的語言講解計(jì)算機(jī)相關(guān)組成，內(nèi)容比較淺顯易懂，適合初級(jí)程序員學(xué)習(xí)，中級(jí)程序員查漏補(bǔ)缺，不適合高級(jí)程序員。
給個(gè)四星級(jí)推薦（滿分五星）。

關(guān)注公眾號(hào)《嵌入式小散修》，回復(fù) 計(jì)算機(jī)是怎樣跑起來的。

一、計(jì)算機(jī)的三大原則

計(jì)算機(jī)的三大原則：

• 計(jì)算機(jī)是執(zhí)行輸入、運(yùn)算、輸出的機(jī)器

• 程序是指令和數(shù)據(jù)的集合

• 計(jì)算機(jī)的處理方式有時(shí)與人們的思維習(xí)慣不同

  對(duì)計(jì)算機(jī)來說什么都是數(shù)字，理解新技術(shù)要用計(jì)算機(jī)思維，當(dāng)然為了貼近人類，計(jì)算機(jī)在不斷地進(jìn)化，開發(fā)方式也在進(jìn)步，也會(huì)越來越方便，機(jī)器的交互方式更趨向于人類的方式。

二、計(jì)算機(jī)的組成（構(gòu)造一個(gè)微型計(jì)算機(jī)）

• 最重要的三個(gè)部分：CPU、內(nèi)存和 I/O。
• 使用 DMA 往內(nèi)存里寫入數(shù)據(jù)（此時(shí)要隔離 CPU 和內(nèi)存之間的聯(lián)系），可以減少 CPU 的使用量，增加系統(tǒng)的執(zhí)行能力。
• 這一章實(shí)現(xiàn)的東西很原始，不過描述的很清楚，就是各個(gè)模塊之間要執(zhí)行的操作。
• 實(shí)現(xiàn)一次組裝微機(jī)還是很有用的，無論是實(shí)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(shí)別的匯編語言也不相同。
• 每個(gè) CPU 在復(fù)位之后都會(huì)從某個(gè)固定位置開始執(zhí)行代碼（一般是位置0）。
• 為了方便查看程序，使用助記符來實(shí)現(xiàn)的匯編語言其實(shí)等效于機(jī)器語言，語句是一一對(duì)應(yīng)的。
• 匯編語言的組成：“標(biāo)簽”、“操作碼（指令）”和“操作數(shù)（指令的對(duì)象）”。
• 計(jì)算機(jī)中各個(gè)模塊遵循這各種預(yù)定義的協(xié)議，保證著系統(tǒng)能夠有序運(yùn)行。
• CPU 一般只能運(yùn)算寄存器的值，所以數(shù)據(jù)在內(nèi)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(duì)應(yīng)著 1 個(gè)字節(jié)的機(jī)器語言，有的指令則對(duì)應(yīng)著多個(gè)字節(jié)的機(jī)器語言。
• 機(jī)器語言其實(shí)就是一種用二進(jìn)制數(shù)字串來表示數(shù)據(jù)或者指令，一串?dāng)?shù)據(jù)可能就是一個(gè)指令，這都是在 CPU 設(shè)計(jì)的時(shí)候定義好的。
• 無論是底層的匯編，還是各種高級(jí)語言，最終都會(huì)變成機(jī)器語言才能夠被 CPU 執(zhí)行。
• PC 寄存器會(huì)隨著程序的運(yùn)行自動(dòng)往下更新。

四、程序像河水一樣流動(dòng)

• 程序的執(zhí)行過程就像水流動(dòng)一樣，順序流動(dòng)、產(chǎn)生分支流動(dòng)或者形成旋渦（循環(huán)），腦中要有這種場(chǎng)景，一種意境。

• 結(jié)構(gòu)化編程不推薦使用跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)指令（goto 語句）使程序陷入“意大利面條”的狀態(tài)，因?yàn)樗梢噪S意跳轉(zhuǎn)執(zhí)行地址。

• 寫程序建議先畫個(gè)粗略的流程圖，然后完善細(xì)節(jié)，最后寫代碼。

• 根據(jù)輾轉(zhuǎn)相除法求解最大公約數(shù)的方法（又稱歐幾里得算法），可以直接使用減法即可實(shí)現(xiàn)。

• 要掌握的幾種算法

  (判定素?cái)?shù)有許多優(yōu)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(shù)的平方根就足夠了)

• 求解最小公倍數(shù)：用兩個(gè)整數(shù)的乘積除以這兩個(gè)整數(shù)的最大公約數(shù)。

• 在思考算法時(shí)需要時(shí)刻記著，解決問題時(shí)是可以利用計(jì)算機(jī)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(guī)律，有時(shí)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是為了更方便處理數(shù)據(jù)。
• 數(shù)組、鏈表是基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，棧、隊(duì)列、二叉樹、圖等都是從這兩者變化而來。

六、面向?qū)ο缶幊?/h4>

• 面向?qū)ο缶幊淌且环N基于以下思路的程序設(shè)計(jì)方法：將關(guān)注點(diǎn)置于對(duì)象（Object）本身，對(duì)象的構(gòu)成要素包含對(duì)象的行為及操作，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行編程。這種方法使程序易于復(fù)用，軟件的生產(chǎn)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(tài)三種。
• 面向?qū)ο蟮闹R(shí)比較龐大，還是需要去實(shí)踐才能體會(huì)。

十、加密

• 對(duì)于文本加密，無非是對(duì)字符進(jìn)行某個(gè)形式的偏移，解密的時(shí)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(shù)字稱為“密鑰”。

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

• 在互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境中，會(huì)有很多不固定的人群相互收發(fā)經(jīng)過加密處理的數(shù)據(jù)。一般情況下，會(huì)將所使用的加密方式公開，而只對(duì)密鑰的值保密。但是令人感到遺憾的是，這個(gè)世界上還是有壞人的。有些人會(huì)盜取那些并不是發(fā)送給他們的加密數(shù)據(jù)，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(huì)利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)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(fù)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(duì)于互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景根本行不通。

• 公開密鑰加密技術(shù)解決了這個(gè)問題，在公開密鑰加密技術(shù)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(shí)現(xiàn)公開密鑰加密技術(shù)的算法有若干種，目前廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)中的 RSA 算法。

  使用 RSA 創(chuàng)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(gè)數(shù)值，兩個(gè)數(shù)值組成的數(shù)對(duì)兒才是一個(gè)完整的密鑰（210）

• 該算法之所以成功的原因：乍一看會(huì)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(duì) c 進(jìn)行因子分解，分解為兩個(gè)素?cái)?shù) a、b。在本例中 c 的位數(shù)很短，而在實(shí)際應(yīng)用公開密鑰加密時(shí)，建議將 c 的位數(shù)（用二進(jìn)制數(shù)表示211時(shí)）擴(kuò)充為 1024 位（相當(dāng)于 128 字節(jié)）。要把這樣的天文數(shù)字分解為兩
  個(gè)素?cái)?shù)，就算計(jì)算機(jī)的速度再快，也還是要花費(fèi)不可估量的時(shí)間，時(shí)間可能長到不得不放棄解密的程度。

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

• 合理的密鑰應(yīng)該滿足如下條件：長短適中、可以反復(fù)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(shù)就完全滿足上述條件。

總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。