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第1章 思想：历史串起的珍珠1

1.1 从蛮荒走向文明：数与计算1

1.2 黑暗中的思想火花：将思维注入机械3

1.2.1 原始工具：辅助存储4

1.2.2 初期机械式计算：自动计算萌芽8

1.2.3 巴贝奇与阿达：将思想的力量注入机械10

1.2.4 机电式计算：黎明前的曙光14

1.3 连接两个世界：逻辑与电路17

1.3.1 二进制与数理逻辑17

1.3.2 继电器与电子管20

1.3.3 奇异的结合：逻辑与电路22

1.3.4 完美的效果：加法解决一切26

1.4 理论的奠基：图灵和图灵机27

1.4.1 图灵机27

1.4.2 解谜者30

1.4.3 ACE报告31

1.4.4 人工智能之父33

1.5 架构大师：冯·诺依曼35

1.5.1 名不符实的ENIAC35

1.5.2 名满天下的EDVAC报告草案37

1.5.3 儿孙满堂然后是计算机之父39

1.6 发明引领：计算机发展的几个历史阶段40

小结44

复习题44

第2章 编码：机器与世界的对话46

2.1 数值的编码46

2.1.1 数制转换46

2.1.2 整数编码47

2.1.3 浮点数编码48

2.2 字符的编码49

2.2.1 ASCII编码49

2.2.2 汉字编码50

2.2.3 ANSI51

2.2.4 Unicode51

2.3 图形与图像的编码54

2.3.1 图像编码54

2.3.2 分辨率54

2.3.3 图形编码55

2.3.4 视频编码56

2.4 声音的编码56

2.4.1 采样57

2.4.2 量化与编码57

2.4.3 数据量计算58

2.4.4 声音的还原58

2.5 编码数据压缩58

2.5.1 文本数据压缩59

2.5.2 图像数据压缩59

2.5.3 音频数据压缩59

2.5.4 视频数据压缩60

小结60

复习题61

第3章 架构：计算机内部结构探秘62

3.1 经典计算机结构——冯·诺依曼结构62

3.1.1 冯·诺依曼计算机的设计思想62

3.1.2 冯·诺依曼计算机的基本结构63

3.1.3 风暴之中的《报告草案》和“计算机之父”65

3.2 存储器组织67

3.2.1 存储器的逻辑结构67

3.2.2 存储器容量与存储器地址位数68

3.3 处理器功能与逻辑结构68

3.3.1 处理器的功能69

3.3.2 处理器的逻辑结构69

3.4 冯·诺依曼计算机的工作过程71

3.4.1 指令与程序的存储71

3.4.2 程序的自动执行原理72

3.4.3 硬件和软件的划分：各司其职的设计哲学74

3.5 计算机的总线架构78

3.5.1 总线架构的基本概念78

3.5.2 计算机硬件结构的扩展：分层次的多总线架构84

3.6 计算机的分层存储体系86

3.6.1 为什么需要多种类型存储器：性能与成本的平衡之道86

3.6.2 计算机硬件结构的扩展：计算机的分层存储体系87

3.6.3 有关分层存储的思维扩展90

小结91

复习题92

第4章 原理：计算机系统是如何工作的94

4.1 计算机系统94

4.1.1 计算机系统的构成94

4.1.2 硬件功能的扩展：操作系统95

4.2 计算机的操作系统管理96

4.2.1 外存与文件管理96

4.2.2 存储器管理101

4.2.3 处理器管理106

4.2.4 其他功能111

4.2.5 本节小结112

4.3 计算机的运行113

4.3.1 程序的运行113

4.3.2 计算机的启动115

4.3.3 计算机的关闭116

小结117

复习题117

第5章 硬件：打开计算机的机箱118

5.1 主板118

5.1.1 主板的结构118

5.1.2 主板芯片组119

5.1.3 常见的主板插槽与接口122

5.2 微处理器的硬件特性130

5.2.1 微处理器的基本技术参数130

5.2.2 典型的微处理器及生产厂商132

5.3 内存136

5.3.1 半导体存储器的分类137

5.3.2 内存的基本技术参数138

5.3.3 随机存储器140

5.4 外存142

5.4.1 硬盘142

5.4.2 光盘148

5.4.3 移动存储器150

5.5 显卡与显示器152

5.5.1 显卡的功能与结构152

5.5.2 显卡的性能指标154

5.5.3 显示器156

5.6 网络设备158

5.6.1 网络线缆158

5.6.2 网络硬件设备160

小结162

复习题162

第6章 应用：IT时代的齿轮163

6.1 数值计算163

6.2 信息管理164

6.3 辅助设计168

6.3.1 计算机辅助设计168

6.3.2 计算机辅助制造170

6.3.3 计算机辅助诊断171

6.3.4 计算机辅助教育172

6.4 控制与监测173

6.5 人工智能175

6.5.1 概述175

6.5.2 人工智能的研究及应用领域176

小结181

复习题181

第7章 未来：你是谁182

参考文献183