4. 二进制
位，bit，即为二进制的一位，\(8\) 位储存的信息大小为 \(256\)。字节，byte，\(1\) 字节为 \(8\) 位。
IEEE 754 标准，用来存储浮点数。如 \(625.9\) 写成 \(0.6259 \times 10^3\)，\(.6259\) 为有效位数，\(3\) 为指数。对于 \(32\) 位浮点数（float 型浮点数），\(1\) 位表示正负，\(8\) 位存储指数，\(23\) 位存储有效位数。
5. 算术逻辑单元
算术逻辑单元（ALU），含有算术单元和逻辑单元。
算法单元：两个半加器（可以输入两个 \(0/1\)）组成全加器（可以输入三个 \(0/1\)，两个数字相加以及进位情况），\(8\) 个全加器可制作 \(8\) 位加法器。当 \(8\) 位加法器中最后一个全加器产生进位时，就是发生溢出（overflow）了。现代计算机使用超前进位加法器。
6. 寄存器 & 内存
随机存取存储器（RAM），持久存储。
AND-OR 锁存器（存储一位信息），八个组成一个 \(8\) 位寄存器。用矩阵来实现更高位的寄存器，有列地址和行地址。多路复用器用来找到对应的地址（寻址）。
SRAM（静态随机存取存储器）。
寄存器：很小的一块内存，能存一个值。
RAM：一大块内存，能在不同地址存大量数字。
7. 中央处理器(CPU)
CPU 负责执行程序，程序由指令组成。数学指令：CPU 用 ALU 进行数学运算。内存指令：CPU 和内存通信，进行读值或写值。
寄存器用来临时存数据和操作数据。
CPU 状态：取指令，解码，执行。
9. 高级CPU设计
给 CPU 加一点 RAM，叫缓存（cache）。
缓存命中（cache hit）：想要的数据已经在缓存。
缓存未命中（cache miss）：想要的数据不在缓存。
脏位（dirty bit）：同步一般发生在当缓存满了而 CPU 又要缓存时。在清理缓存腾出空间之前，会先检查”脏位“，如果是”脏“的，在加载新内容之前，会把数据写回 RAM。
脏位的意义：修改数据时，为提高速度，会直接在缓存修改，而 RAM 未修改。
指令流水线：并行处理，但要先弄清数据依赖性，必要时停止流水线。高端 CPU 会动态排序有依赖关系的指令，最小化流水线的停工时间，这叫做”乱序执行“。条件跳转会产生”岔路口“，高端 CPU 会猜那条路可能性大一些，然后提前把指令放进流水线，这叫做”推测执行“。
多核处理器：同时运行多个指令流。
11. 编程语言发展史
二进制是处理器的“母语”，这叫“机器语言”或“机器码”。
汇编器读取用“汇编语言”写的程序，然后转成“机器码”。
高级编程语言：程序员只需创建代表内存地址的抽象，叫“变量”。
16. 软件工程
把函数打包成层级，把相关代码都放在一起，打包成对象（objects）。把函数打包成对象的思想叫“面向对象编程”。
程序编程接口，简称 API，帮助不同程序员合作。API 控制哪些函数和数据让外部访问，哪些仅供内部（设定 public 或 private）。
集成开发环境，简称 IDE。
源代码管理，也叫“版本控制”，比如 GIT，SVN。
测试可以统称“质量保证测试”，检查 QA。
17. 集成电路&摩尔定律
集成电路（IC），封装一定数量的常用电子元件，把分立元件封装成一个独立单元。
印刷电路板，简称 PCB。
光刻，用光把复杂图案印到材料上，比如半导体。
18. 操作系统
操作系统，简称 OS，充当软件和硬件之间的媒介。更具体地说，操作系统提供 API 来抽象硬件，叫“设备驱动程序”。
虚拟内存，操作系统会自动处理虚拟内存和物理内存之间的映射（物理内存地址不连续，但虚拟内存地址连续）。 这种机制使程序的内存大小可以灵活增减，叫“动态内存分配”。对程序来说，内存看起来是连续的。这为操作系统同时运行多个程序提供了极大的灵活性。
给程序分配专用的内存范围的另一个好处：程序出错后，只能捣乱自己的内存，不会影响到其它程序，这叫“内存保护”。
分时操作系统，每个用户只能用一小部分处理器，内存等。
19. 内存&储存介质
存储器，如硬盘，具有非易失性。
20. 文件系统
数据的数据，叫“元数据”（meta data），提供信息来正确读取数据，存在文件开头，在实际数据前面，因此也叫文件头（Header）。
文件系统移动文件时，不用移动任何数据块，只需改两个目录文件，一个文件里删一条记录，另一个文件里加一条记录。
21. 压缩
游程编码（Run-Length Encoding），适合经常出现相同值的文件，压缩连续相同值。
DFTBA，字典编码，紧凑代码，用霍夫曼树为出现频率高的数据分配长度短的代码（编号）。
游程编码和字典编码实现了“无损压缩”，没有丢失任何数据。
如果录音乐，超声波数据都可以扔掉。人对人声敏感，对低音不敏感，所以有损音频压缩利用这一点，用不同精度编码不同频段。这种删掉人类无法感知的数据的方法，叫“感知编码”（perceptual coding）。
27. 3D 图形
3D 投影，把 3D 坐标“拍平”显示到 2D 屏幕上。3D 转 2D 后用画 2D 线段的函数来连接点，这叫“线框渲染”。
填充图形的经典算法叫扫描线渲染。
抗锯齿，如果像素在多边形内部，就直接涂颜色，如果多边形划过像素，颜色就浅一些。
实现遮挡，排序后从远到近渲染，这叫画家算法。还有一种方法叫深度缓冲，不用排序，对每个像素取距离的最小值，从而得到最前面的多边形。但距离相同时无法处理，不可预测哪个画在上面，导致出现 Z-fighting 效果。
背面剔除，忽略多边形背面。
明暗处理，多边形面对的方向叫“表面法线”，根据方向来进行平面着色。还有更多算法，如高落德着色和冯氏着色。
纹理映射，查询纹理，从相应区域取平均颜色，并填充多边形。
GPU，图形处理单元，在显卡上，周围有专用的 RAM。
28. 计算机网络
计算机近距离构成的小型网络，叫局域网，简称 LAN。
为了知道数据传递方向，以太网需要每台计算机有唯一的媒体访问控制地址，简称 MAC 地址。
多台电脑共享一个传输媒介，这种方法叫“载波侦听多路访问”，简称“CSMA”。很多计算机同时侦听载体，所以叫“侦听”和“多路访问”。载体传输数据的速度叫“带宽”。
指数退避，发生冲突后等 1 秒。若仍冲突，等 2 秒。若仍冲突，等 4 秒……
我们需要减少同一载体中设备的数量，载体和其中的设备总称“冲突域”。为了减少冲突，可以用交换机将一个冲突域拆成两个冲突域。
大型网络中，从一个地点到另一个地点通常有多条路线。消息沿着路由跳转的次数，叫“跳数”（hop count）。
29. 互联网
WIFI 路由器连着的所有设备，组成了局域网，局域网再连到广域网（WAN），WAN 的路由器一般属于“互联网服务提供商”，简称 ISP。
传输的数据会被拆成多个小数据包（packet）。数据包想在互联网上传输，要符合“互联网协议”的标准，简称 IP。为解决数据包传给哪个程序，还需更多协议，其中最简单最常见的叫“用户数据报协议”，简称 UDP。IP 负责把数据包送到正确的计算机，UDP 负责把数据包送到正确的程序。
如果“所有数据必须到达”，就用“传输控制协议”，简称 TCP。1. TCP 数据包有序号。2. TCP 要求接收方的电脑收到数据包并且“校验和”检查无误后（数据没有损坏），给发送方发一个确认码（ACK），代表收到了。
当计算机访问一个网站时，需要 IP 地址和端口号。域名系统（DNS）负责把域名和 IP 地址一一对应。
30. 万维网
为了使网页能相互连接，每个网页需要一个唯一的地址，这个地址叫“统一资源定位器”，简称 URL。
超文本传输协议（HTTP）。
超文本标记语言（HTML）。
网络中立性，应该平等对待所有数据包。
31. 计算机安全
计算机安全是保护系统和数据的保密性，完整性和可用性。
“保密性”是只有有权限的人才能读取计算机系统和数据。“完整性”是只有有权限的人才能使用和修改系统和数据。“可用性”是有权限的人应该随时可以访问系统和数据。
拒绝服务攻击（DDOS）就是黑客发大量的假请求到服务器，让网站很慢或者挂掉。这就是攻击“可用性”。
为了保护这三方面，安全专家会从抽象层面想象“敌人”可能是谁，这叫“威胁模型分析”。
隔离，计划当程序被攻破后，如何限制损害，控制损害的最大程度，并且不让它危害到计算机上其他东西。可以用“沙盒”程序实现隔离，给每个程序独有的内存块，其他程序不能动。
32. 黑客&攻击
“社会工程学”，欺骗别人让人泄密信息。最常见的攻击是网络钓鱼。
远程攻击一般需要攻击者利用系统漏洞来获得某些能力或访问权限，这叫“漏洞利用”。一种常见的漏洞利用叫“缓冲区溢出”。“缓冲区”是一种概称，指预留的一块内存空间。可以利用缓冲区溢出来修改内存。
为了防止缓冲区溢出被利用，最简单的方法是复制之前先检查长度，防止内存被修改，这叫“边界检查”。程序也会随机存放变量在内存中的位置，导致黑客更容易让程序崩溃，而不是获得访问权限。
程序也可以在缓冲区后，留一些不用的空间，然后跟踪里面的值，看是否发生变化。如果发生了变化，说明有攻击者在乱来，这些不用的内存空间叫“金丝雀”。
代码注入，最常用于攻击用数据库的网站。用“结构化查询语言”（SQL），一种流行的数据库 API。
33. 加密
把明文转成密文叫“加密”，把密文恢复回明文叫“解密”。
密钥交换，是一种不发送密钥，但依然让两台计算机在密钥上达成共识的算法。“迪菲-赫尔曼密钥交换”（Diffie-Hellman），有公开的基数和模数，双方分别选一个指数 \(x,y\)，分别将 \(b^x \bmod m\) 和 \(b^y \bmod m\) 发给对方，共享密钥为 \(b^{xy} \bmod m\)。双方用一样的密钥加密和解密消息，这叫“对称加密“。
非对称加密，有两个不同的密钥，人们用公钥加密消息，只有有私钥的人能解密。知道公钥只能加密，但不能解密，这是”不对称“的。目前最流行的”非对称加密“技术是 RSA。
34. 机器学习&人工智能
机器学习算法让计算机可以从数据中学习，然后自行做出预测和决定。
分类，区分两个事物，做分类的算法叫“分类器”。很多算法会减少复杂性，把数据简化成“特征”，“特征”是用来帮助“分类”的值。为了训练“分类器”做出好的预测，我们需要“训练数据”。
把决策空间切成几个盒子的简单方法，可以用“决策树”来表示。
人工神经网络，人造神经元可以接受多个输入，然后整合并发出一个信号，被放成一层层，形成神经元网络，因此得名神经网络。一个输入层，一个输出层和多个隐藏层，因此得名“深度学习”。
“弱 AI”或“窄 AI”，只能做特定任务。真正通用的，像人一样聪明的 AI，叫“强 AI”。
学习什么管用，什么不管用，自己发现成功的策略，这叫“强化学习”。
35. 计算机视觉
卷积神经网络，用一堆神经元处理图像数据，每个都会输出一个新图像 。
36. 自然语言处理
人类语言叫“自然语言”。自然语言处理，简称 NLP。
分析树，用规则来讲句子划分为块，同时标明了句子的结构。
语音识别，如今准确度最高的语音识别系统，用深度神经网络。
波形转换为谱图，用快速傅里叶变换（FFT）实现波形到频率的转换。构成单词的声音片段叫“音素”。
语音合成，让计算机输出语音。把一段文字，分解成多个声音，然后播放这些声音。
37. 机器人
机器人是由计算机控制，可以自动执行一系列动作的机器。
比例-积分-微分控制器，简称 PID 控制器。比例值，实际值和理想值差多少。积分值，一段时间内误差的总和。导数值，期望值与实际值之间的变化率。三个值有不同权重，然后用来控制系统。
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