💻 计算机是怎样跑起来的
照着《计算机是怎样跑起来的》（[日] 矢泽久雄 著，胡屹 译，人民邮电出版社 · 图灵程序设计丛书，日文版重印 18 次）做的自学笔记 —— 这是图灵「是怎样」三部曲的第一本（第二本《程序是怎样跑起来的》，第三本 网络是怎样连接的 已完结）。全书 12 章 102 篇（含 2 个 COLUMN「来自企业培训现场」）：从计算机的三大原则出发，亲手拼一台微型计算机（Z80 总线接线）、体验手工汇编、看程序像河水一样流动、把算法与数据结构变成好朋友、走进面向对象、搭一个数据库、用七个实验摸清 TCP/IP、试着加密数据、认识 XML，最后跟着 SE 看一个系统怎么被构建出来——把计算机从里到外讲通一整个来回。这是概念课，不需要任何真实硬件即可读完；教材成书年代较早（第九章实验基于 Windows XP 时代），凡与现状不同处各篇都用【⚠️ 2026 现状】单列。大白话、不跳步骤、必带生活比喻、常见误区、可折叠自测题。
前置课程：计算机基础（同为底层原理入门课）、编程原理（编程全貌课）。
内容来自我的 Obsidian 自学笔记 · 全 12 章 102 篇完结 ✅
第一章 计算机的三大原则
计算机的三个根本性基础
三大原则总纲：输入运算输出、程序＝指令＋…
输入、运算、输出是硬件的基础
硬件三件套归位：输入送数、CPU＋内存运…
软件是指令和数据的集合
程序摊开是两张表：指令表管做什么、数据表…
对计算机来说什么都是数字
文字是编号、颜色三组数、声音是采样——一…
只要理解了三大原则，即使遇到难懂的最新技术，也能轻松应对
三大原则当体检表：语音助手／扫地机器人／…
为了贴近人类，计算机在不断地进化
界面进化六代：纸带→命令行→GUI→触屏…
稍微预习一下第 2 章
第二章预告：微型计算机五零件（CPU／内…
第二章 试着制造一台计算机吧
制作微型计算机所必需的元件
四样元件点名：Z80 CPU、IC 存储…
电路图的读法
三种线三种语言：细线＝1 位信号、粗线斜…
连接电源、数据和地址总线
电源先行；数据总线 8 根并联共用、同一…
连接 I／O
I/O 挂总线但认另一套门牌【端口号】（…
连接时钟信号
CLK 引脚接节拍器：高低调翻转不停；4…
连接用于区分读写对象是内存还是 I／O 的引脚
MREQ／IORQ 两根请求线分流：低电…
连接剩余的控制引脚
RD／WR 管读写方向，凑齐四种总线操作…
连接外部设备，通过 DMA 输入程序
DMA 控制器申请总线成批直送内存：CP…
连接用于输入输出的外部设备
拨码开关进、LED 数码管出：七段码点亮…
输入测试程序并进行调试
拨码开关逐字节装填 5 字节程序、逐格验…
第三章 体验一次手工汇编
从程序员的角度看硬件
程序员视角只看三样：寄存器／内存／I/O…
机器语言和汇编语言
机器码＝操作码＋操作数（3E 80／D3…
Z80 CPU 的寄存器结构
寄存器家底：A／F、BC／DE／HL 可…
追踪程序的运行过程
四步循环：取指→译码→执行→PC 前进…
尝试手工汇编
手工汇编＝查表翻译＋按地址定位；这两步正…
尝试估算程序的执行时间
T 状态账：7＋11＋4＝22 拍，4…
第四章 程序像河水一样流动着
程序的流程分为三种
顺序／循环／分支三件套；硬件落点＝PC…
用流程图表示程序的流程
四种符号：圆角框开始结束、矩形处理、菱形…
表示循环程序块的【帽子】和【短裤】
循环像个人：帽子＝循环条件、身体＝循环体…
结构化程序设计
只用三种结构、每块单入口单出口——把多入…
画流程图来思考算法
先画图后写码：求三个数最大值、判断闰年（…
特殊的程序流程——中断处理
暂停→保存现场（PC 等压栈）→执行中断…
特殊的程序流程——事件驱动
事件循环：取事件→分派处理→再取；与中断…
电阻颜色代码的谐音助记口诀
企业培训现场：电阻色环颜色→数字靠谐音口…
第五章 与算法成为好朋友的七个要点
算法是程序设计的【熟语】
algorithm 源自花拉子米；程序＝…
要点1：算法中解决问题的步骤是明确且有限的
每步无歧义、步数有头：二分猜数 1~10…
要点2：计算机不靠直觉而是机械地解决问题
找最大值人靠扫一眼、机器靠逐张比 N-1…
要点3：了解并应用典型算法
招式库：检索（线性/二分）、排序（冒泡/…
要点4：利用计算机的处理速度
暴力穷举的翻身：1000 内完全数几十万…
要点5：使用编程技巧提升程序执行速度
1+…+10000：累加一万次 vs 高…
要点6：找出数字间的规律
斐波那契＝每项前两项之和；查表法用空间换…
要点7：先在纸上考虑算法
冒泡排序纸上手排五张卡：相邻交换、每轮冒…
第六章 与数据结构成为好朋友的七个要点
要点1：了解内存和变量的关系
变量＝内存格子＋代号；赋值是覆盖不是累加…
要点2：了解作为数据结构基础的数组
同类型、连续、按下标直达；下标从 0＝偏…
要点3：了解数组的应用——作为典型算法的数据结构
线性/二分查找、冒泡排序的舞台都是数组…
要点4：了解并掌握典型数据结构的类型和概念
四件套性格表：数组直达、链表牵手、栈后进…
要点5：了解栈和队列的实现方法
栈 push/pop 一个口；队列尾进头…
要点6：了解结构体的组成
异类数据打包成单位（姓名＋学号＋分数）…
要点7：了解链表和二叉树的实现方法
链表＝数据＋牵手、插删改两处牵手；二叉搜…
第七章 成为会使用面向对象编程的程序员吧
面向对象编程
把数据＋操作打包成对象——程序从指令罗列…
对OOP的多种理解方法
七个观点各摸一面——拼装、效率、大型、建…
观点1：面向对象编程通过把组件拼装到一起构建程序
类是零件、接口是插座规格——与第二章拼装…
观点2：面向对象编程能够提升程序的开发效率和可维护性
复用省第一次的工夫，封装隔离省以后每一次…
观点3：面向对象编程是适用于大型程序的开发方法
类是天然分工单元——拆得动、分得下、接口…
观点4：面向对象编程就是在为现实世界建模
程序结构跟着现实结构走——抽象＝有目的的…
观点5：面向对象编程可以借助UML设计程序
类图三格盒子＋关系连线——改图便宜、改码…
观点6：面向对象编程通过在对象间传递消息驱动程序
消息＝方法名＋参数——事件驱动与队列在此…
观点7：在面向对象编程中使用继承、封装和多态
封装藏内部、继承传家产、多态一声令下…
类和对象的区别
类是图纸一份、对象是产品无数——图纸还是…
类有三种使用方法
拿来就用、装进去用 has-a、继承着用…
在Java和.NET中有关OOP的知识不能少
JVM 对 CLR、包对命名空间——OO…
第八章 一用就会的数据库
数据库是数据的基地
数据从程序里搬进基地——集中存放、有组织…
数据文件、DBMS和数据库应用程序
三方分工：文件存、DBMS 管、应用用…
设计数据库
设计先于录入——定表、定列、定类型与约束
通过拆表和整理数据实现规范化
一条事实只存一处——拆掉重复，改漏也就没…
用主键和外键在表间建立关系
主键是身份证、外键抄一份去拉手——JOI…
索引能够提升数据的检索速度
索引像书的目录——查得快，写入慢一点、多…
设计用户界面
界面是人与数据的窗口——少打字、防填错…
向DBMS发送CRUD操作的SQL语句
增删改查四个基本动作——UPDATE/D…
使用数据对象向DBMS发送SQL语句
SQL 关进一间屋子——数据对象把改动牵…
事务控制也可以交给DBMS处理
BEGIN/COMMIT/ROLLBAC…
培训新人编程时推荐使用什么编程语言？
企业培训现场：三条尺子（见效快/生态活/…
第九章 通过七个简单的实验理解TCP／IP网络
实验环境
命令就是实验仪器——七个实验与观测命令总…
实验 1：查看网卡的 MAC 地址
48 位出厂编号、前 3 字节厂商标识…
实验 2：查看计算机的 IP 地址
网络部＋主机部、掩码 AND 拆解——I…
实验 3：了解 DHCP 服务器的作用
DORA 四步握手自动发 IP——IP…
实验 4：路由器是数据传输过程中的指路人
目标不在本网段交网关——路由表只答下一站…
实验 5：查看路由器的路由过程
TTL 每跳减 1 到 0 报名——tr…
实验 6：DNS服务器可以把主机名解析成 IP地址
hosts→缓存→DNS 三级询问——人…
实验 7：查看 IP地址和 MAC地址的对应关系
ARP 广播问单播答——IP 终点不变…
TCP 的作用及 TCP／IP 网络的层级模型
编号确认重传补 IP 的不靠谱——四层模…
第十章 试着加密数据吧
先来明确一下什么是加密
明文密文密钥三要素——方法可公开、密钥必…
错开字符编码的加密方式
凯撒密码：字符是数字、错开即加密——密钥…
密钥越长，解密越困难
暴力破解全试一遍——密钥每加一位破解时间…
适用于互联网的公开密钥加密技术
公钥上锁私钥开锁——密钥分发死结就此消失
数字签名可以证明数据的发送者是谁
私钥签名公钥验签——认证与防篡改一体两面
第十一章 XML究竟是什么
XML 是标记语言
标签成对围住数据、四条规矩合格——HTM…
XML 是可扩展的语言
不给词表、标签自定——自由有余而语义无保…
XML 是元语言
造语言的模具——SVG/RSS/OOXM…
XML 可以为信息赋予意义
标签名即含义、属性补条件——人读名字机器…
XML 是通用的数据交换格式
平台无关＋自描述＋可校验——系统间交换的…
可以为 XML 标签设定命名空间
给标签加姓防撞名——前缀是简称、认的是…
可以严格地定义 XML 的文档结构
DTD/Schema 立规矩——格式良好…
用于解析 XML 的组件
DOM 建树吃内存、SAX 报事件省内存…
XML 可用于各种各样的领域
文档/图形/订阅/企业/配置/轨迹六大领…
第十二章 SE负责监管计算机系统的构建
SE是自始至终参与系统开发过程的工程师
六站全程在场——SE 管系统的建、CE…
SE未必担任过程序员
主业是访谈设计协调——不必亲自写、但必须…
系统开发过程的规范
瀑布六级逐级放行——上游错一句下游全翻工
各个阶段的工作内容及文档
阶段动作＋交付文档——文档是交接的绳结
所谓设计，就是拆解
系统→子系统→模块→函数——高内聚低耦合…
面向对象法简化了系统维护工作
封装复用收敛改动点——改一处自动生效
技术能力和沟通能力
说得对＋听得懂——双高才是理想的 SE
IT不等于引进计算机
先问要改变什么再谈技术——流程不改系统成…
计算机系统的成功与失败
失败三大主因在人与过程——四卡均衡无短板…
大幅提升设备利用率的多机备份
并联冗余故障率做乘法——两台并联年停机骤…