精靈所在的魔法世界,因大家過度工作而陷入資源爭奪,進而爆發(fā)了戰(zhàn)爭。一位精靈在神明的指引下來到人類世界,尋找拯救魔法世界的關鍵線索——如何制造計算機。
人類習以為常的計算機,它究竟是如何運轉的,又是如何誕生的?在沒有現(xiàn)代文明與科學積累的魔法世界,應該如何從零開始制造計算機?本書通過精靈與青年程序員拯救魔法世界的故事,通俗講述了計算機的基礎原理,用漫畫、圖解生動展示了“用數(shù)字表示信息”“用電來計算”“用程序來執(zhí)行命令”等計算機的運轉機制,并以對話的方式介紹了計算機誕生的歷史。本書可作為了解計算機原理自學入門讀物,也可以作為計算機原理教學的參考用書。
川添愛(Ai Kawazoe)
作家,九州大學文學系畢業(yè)(語言學專業(yè)),獲得九州大學研究生院文學博士學位,研究領域為語言學、自然語言處理。日本國家信息學研究所副教授。2012年獲得日本語言處理學會優(yōu)秀論文獎。著有《黑白之門:形式語言與自動機的冒險故事》《精靈之箱:圖靈機的冒險故事》《人形機器人之城:人工智能的冒險故事》《數(shù)之女王:數(shù)論與算法的奇幻故事》等。
第 1部分 用數(shù)字表示信息
第 1章 數(shù)字的歷史 2
數(shù)與數(shù)字的區(qū)別 2
數(shù),為何會誕生? 6
難題:如何表示數(shù) 8
形態(tài)各異的數(shù)字 11
第 2章 二進制數(shù)字與計算機 19
計算機采用二進制 19
電、磁、光 26
第3章 信息的數(shù)字化表示 28
為了區(qū)分事物而使用數(shù)字 28
只用1和0能表示多少事物 32
用數(shù)字表示文字 36
用數(shù)字表示顏色 41
如何用數(shù)字表示聲音 44
數(shù)字與模擬的區(qū)別 49
專欄 巴比倫數(shù)字與零的發(fā)明 56
第 2部分 用電表示計算
第4章 計算機的加法運算 64
二進制加法運算 64
用電路表示1位的加法運算:半加器 68
用電路表示2位以上的加法運算:全加器 76
第5章 實現(xiàn)“電路計算”之路 86
邏輯性與數(shù)學的邂逅:布爾代數(shù) 86
邏輯性與工學的邂逅:邏輯電路 98
開關越來越快速、輕巧——從繼電器到真空管,再到半導體 105
第3部分 編程是什么
第6章 給計算機下指令 118
計算機究竟是什么 118
如何給機器下指令? 121
第7章 接受指令的裝置 125
如果計算機的“大腦”是“精靈居住的房間”
CPU 125
指令與數(shù)據(jù)共存的場所:主存儲器 131
第8章 執(zhí)行指令 136
體驗執(zhí)行程序 136
數(shù)據(jù)的傳輸與計算——數(shù)據(jù)傳輸指令和推算指令 138
更改指令流程——轉移指令和條件轉移指令 140
第9章 計算機的誕生 144
“指令與數(shù)據(jù)共存”的沖擊 144
計算機的原型 150
專欄 圖靈機 152
后來的故事 159
獻給想更深入了解計算機的讀者們 163
參考文獻 164
后記 166