3.计算机体系结构※豆列　李忠信息化专家　 - (EPUB全文下载)

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第1章 了解计算机，要从电开始
第2章 用电来表示数
第3章 怎样才能让机器做加法
第4章 电子计算机发明的前夜
第5章 从逻辑学到逻辑电路
第6章 加法机的诞生
第7章 会变魔术的触发器
第8章 学生时代的走马灯
第9章 计算机时候的开路先锋
第10章 用机器做一连串的加法
第11章 全自动加法计算机
第12章 现代的通用计算机
第13章 集成电路时代
第14章 核心与外部设备间的接口
第15章 计算机的启动过程和操作系统
第16章 办公、娱乐和程序设计
第1章 了解计算机，要从电开始
这是一本讲述计算机奥秘的书。计算机的工作需要电，只有打开电源计算机有运行的能源，这意味着要想知道计算机是怎么造出来的，又是如何工作的，必须了解电。先有了电，于是才有了电灯，电灯为什么要这样构造？那是因为我们发现只有这样构造，电才能为我们发光。不了解电，永远也不会明白电子计算机为什么非得是这个样子，它到底是怎么工作的。
1.1有的东西能导电，而有的则不能
要输送电，通常只能借助于电线，根据我们在日常生活中得到的经验，电只能通过金、银、铜、铝、铁等物质来传输，而对于干燥的木头、纸张、塑料、陶瓷等物质则不行。这基本上属于常识
能够导电的物质叫导体，通常情况下不导电的物质叫绝缘体，但也不总量这样，有时候，像木头这样的东西，在被雨水淋湿了之后也会导电。可见导体和绝缘体之间的界限并不是十分绝对的。由于人体的组成大部分是水，所以人体也能导电
尽管看不见，但几乎所有人都会“感觉”电像非常小的颗粒，它们可以在导体中游走。原则上这种认识并没有错，从18世纪以来科学家就在思考和研究这件事情，并把这种非常微小的粒子叫电荷
你可以随意想象电荷在物体里穿行的样子，比如可能认为它是一束束地在导体里游动，导体有空隙而绝缘体没有，所以绝缘体不能导电。但需要指出的是实际情况并非如此。要清楚这一点，需要了解世间万物的微观构造
1.2 电的老家是原子
理论上任何物质都可以无限地分割的。比如一根铅笔，从中间折断，分成的两段再从中间折断，可以不停地分割下去，因为不管每一段多么短小，它依然是实际存在的物质。
所有物质都可以无限分割，这只是一种理论上的假设，但没有谁能够把物质无休止地分割下去
“分割”是一种非常粗暴的行为，常常带有破坏性。与分割不同，古代就有人通过观察发现很多物质自然能分解成细微的组成部分，比如空气，尽管看不见，但当有风时，能感受到它，所有古人认为它必定是以非常微小的颗粒组成的。比如糖块，平时它是固体，即使碾成粉末，也是看得到的小颗粒。但如果把它丢进水里，就会消失，当水蒸发后，又会出现糖的颗粒，这意味着，像糖这样的东西应该是由非常细小的微粒组成的，这些微粒太小，人眼看不到
事实上，不仅仅是空气、糖，世界上所有物质都是由肉眼看不到的微粒组成的。与分割不同，“组成”意味着某种东西是由另外一些东西相互结合在一起形成的
那么组成所有物质的最小微粒是什么呢？物质都是由原子构成的，不同的物质，构成它的原子也不同。
这难道是结论吗？
在古代没有原子的概念，但只要思想是一样的，采用什么表达方式和什么术语是无所谓的。中国，这种思想可追溯到春秋战国时代；在西方，第一个具有这种思想的是古希腊人德谟克里特
德谟克里特关于原子的思想里，整个世界只有两样东西：原子和除了原子之外的“什么也没有”（虚空），原子是不可再分的，它组成了世间万物。原子在数量上是无限多的，万物之所以各不相同，是因为组成它们的原子在数量、形态和排列方式上存在着差异。德谟克里特关于原子的思想在很大程度上是错误的，但他的朴素的原子思想与现代的科学发现比较接近。
科学的原子理论是在18世纪时由一个名叫约翰·道尔顿（John Dalton）的人完成的。道尔顿的故乡是英国人，他1766年出生于一个清贫的织布工家庭，唯一的优势就是 – 用一些传记作家的话来说 – 从小就聪明过人，12岁就当上了当地一所小学的校长。
道尔顿患有色盲症（色盲症也叫道尔顿症），一般来说，人类总是倾向于研究发生在自己身上的各种怪异之事，于是道尔顿也就成了研究色盲的第一个人。
1808年，道尔顿写了一本名为《化学哲学的新体系》的书，在这本书里说明了差不多是现代概念的原子。没有人能创造原子，它一直就存在着，从世界开始的那一天。
“创造毁灭一个氢原子，也许就像向太阳系引进一颗新的行星或毁灭一颗业已存在的行星那样不可能。”
很显然，这个五彩缤纷的世界不可能只用一种原子组成。道尔顿研究了不同类型原子之间的相对大小，以及它们各自的性质和相互之间结合的方法，尽管在他那个时代，已知的原子类型很少，比如，他当时认为我们平时喝的水（无论一碗还是一滴）是由氢原子和氧原子按1：7的比例构成的，这个比例实际上是2：1。
从世界存在的那个时候原子就一直存在。原子有多大呢？大约等于1mm的1/10000000（千万分之一）。如果将一个苹果放大到地球那么大，那么一个原子相当于一个苹果的大小。
尽管公认原子是存在的，但始终还是没有办法看见原子。人们承认它，只是因为有越来越多的实验表明它肯定是存在的。一开始，人们觉得原子可能是方的，像砌墙用的砖。听起来似乎有些道理，因为它能很好地解释为什么像金属和钻石这样的东西竟然有那么高的硬度。然而更多的科学家则倾向于认为原子更像一个实心球 – 一个密度很大的球体。
到20世纪初，人们已经普遍知道原子并不实心球，它实际上还具有更小的组成部分。原子内部绝大部分都是空的，在原子中央有一个非常微小的核心，由数量不等的质子和中子聚集在一起组成的，称为原子核。在原子核的外面，围绕着核外电子，简称电子。
对于原子内部的世界是什么样子，大多数时间我们只能依靠想象，这是一件遗憾的事情。但就算能观察原子的内部，也会觉得没什么意思：原子内部很空旷，尽管里面有一个原子核和一些核外电子，但这些东西对原子内部的空间来说太微不足道了。
通常一个原子不同于另一个原子的原因，是原子核内的质子数不同。比如，组成氢气的氢原子只有一个质子，是所有原子中最简单的；铁原子有56个质子 ............

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