目录

第1章 对程序员来说，CPU到底是什么　　1

1.1看一看 CPU的内部构造　    　3

1.2CPU是寄存器的集合体　　     6

1.3决定程序流程的程序计数器　　9

1.4条件分支和循环的原理　   　10

1.5函数调用的原理　　         13

1.6用基址和变址实现数组　　   16

1.7CPU的处理其实很简单　　    17

第2章 用二进制来理解数据　  　19

2.1计算机用二进制处理信息的原因 　21

2.2二进制到底是什么　        　   23

2.3移位运算与乘除运算的关系　　   25

2.4便于计算机处理的“2的补码”　　27

2.5逻辑右移与算术右移的区别　　   31

2.6掌握逻辑运算的窍门　　         34

第3章 计算机在计算小数时会出错的原因　　31

3.1将0.1累加100次的结果不是10　 　33

3.2如何用二进制表示小数　　       35

3.3计算机计算出错的原因　       　36

3.4什么是浮点数　　               38

3.5规格化表示法与移码表示法　　   50

3.6用程序来实际确认一下吧　     　53

3.7如何避免计算机计算出错　     　56

第4章 让内存化方为圆　     　61

4.1内存的物理结构十分简单　　63

4.2内存的逻辑结构像一幢大楼　67

4.3指针其实很简单　　        69

4.4用好内存先从数组开始　　  71

4.5栈与队列，以及环形缓冲区　73

4.6在链表中添加和删除元素很容易　78

4.7用二叉查找树地查找数据　      82

第5章 内存与磁盘的密切联系　   　85

5.1程序加载到内存后才能运行　　  87

5.2提高磁盘访问速度的磁盘缓存　　88

5.3将磁盘当成内存使用的虚拟内存　89

5.4将内存当成磁盘使用的固态硬盘　92

5.5节约内存的编程技巧　        　93

5.6了解一下磁盘的物理结构　　    98

第6章 自己动手压缩数据　       103

6.1文件是以字节为单位记录的　　105

6.2游程编码的原理　　          106

6.3游程编码的缺点　　          107

6.4从莫尔斯码中发现哈夫曼算法的基础　108

6.5使用树来构建哈夫曼编码　        　111

6.6通过哈夫曼算法大幅提高压缩效率　　114

6.7无损压缩与有损压缩　　            115

第7章 程序在怎样的环境下运行　　  121

7.1运行环境 =操作系统 硬件　　    123

7.2Windows消除了CPU之外的硬件差异 125

7.3每种操作系统的API都是不同的　　128

7.4使用源代码进行安装　         　129

7.5在任何地方都能提供相同运行环境的 Java虚拟机　　130

7.6云计算平台提供的虚拟运行环境　 　132

7.7BIOS与引导装入程序　           　134

第8章 从源文件到可执行文件　　137

8.1计算机只能执行本机代码　 　140

8.2看一看本机代码的内容　　   142

8.3编译器负责翻译源代码　　   144

8.4仅靠编译无法得到可执行文件 146

8.5启动代码与库文件　　       147

8.6DLL文件与导入库　        　149

8.7运行可执行文件需要什么　 　152

8.8　加载时生成的栈和堆　　   153

8.9　进阶问答　　             155

第9章 操作系统与应用程序的关系　　159

9.1从历史发展看操作系统的功能　 　161

9.2关注操作系统的存在　         　164

9.3系统调用与编程语言的可移植性 　166

9.4操作系统和编程语言对硬件进行了抽象化　　168

9.5Windows操作系统的特点　　      170

第10章 通过汇编语言认识程序的真面目　　179

10.1汇编语言和本机代码是一一对应的　 　181

10.2用C编译器输出汇编语言源代码　　    183

10.3伪指令与注释　　                   186

10.4汇编语言的语法是“操作码 操作数”  187

10.5常用的movl指令　　    189

10.6将数据存入栈中　　    191

10.7函数调用的工作原理　　192

10.8被调用函数的工作原理　194

10.9全局变量和局部变量的工作原理　　195

10.10循环的工作原理　　    199

10.11条件分支的工作原理　　203

10.12体验汇编语言的意义　　207

第11章 访问硬件的方法　     　209

11.1应用程序是否与硬件有关　　211

11.2负责硬件输入输出的in指令和out指令　　213

11.3外部设备的中断请求　　      216

11.4通过中断实现实时处理　　    220

11.5能够快速传输大量数据的DMA 　220

11.6显示字符和图像的原理　    　222

第12章 如何让计算机“学习”　 　227

12.1什么是机器学习　          　229

12.2支持向量机　              　231

12.3Python交互模式的使用方法　　234

12.4准备学习数据　　            236

12.5查看手写数字数据的内容　  　237

12.6通过机器学习识别手写数字　　239

12.7尝试交叉验证　            　242

附录1　亲手尝试C语言　　247

C语言的特点　   　247

变量与函数　　    248

数据类型　　      249

输入、运算、输出  250

创建和使用函数　　252

局部变量与全局变量 　254

数组与循环　       　255

其他语法　　         257

附录2　亲手尝试Python　　261

Python的特点　　261

一切皆对象　  　263

数据类型　　    265

输入、运算、输出　　266

创建和使用函数　  　266

局部变量与全局变量　　268

数组与循环　　269

其他语法　  　271

后记　　      273

致谢　      　273