读书笔记 -- 《计算机是怎样跑起来的》_计算机是怎么跑起来的-程序员宅基地

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一、计算机的三大原则

计算机的三大原则：

计算机是执行输入、运算、输出的机器
程序是指令和数据的集合
计算机的处理方式有时与人们的思维习惯不同

对计算机来说什么都是数字，理解新技术要用计算机思维，当然为了贴近人类，计算机在不断地进化，开发方式也在进步，也会越来越方便，机器的交互方式更趋向于人类的方式。

二、计算机的组成（构造一个微型计算机）

最重要的三个部分：CPU、内存和 I/O。
使用 DMA 往内存里写入数据（此时要隔离 CPU 和内存之间的联系），可以减少 CPU 的使用量，增加系统的执行能力。
这一章实现的东西很原始，不过描述的很清楚，就是各个模块之间要执行的操作。
实现一次组装微机还是很有用的，无论是实物还是模拟软件模拟或者纸上画。

三、手工汇编

CPU 的种类不同，能够识别的汇编语言也不相同。
每个 CPU 在复位之后都会从某个固定位置开始执行代码（一般是位置0）。
为了方便查看程序，使用助记符来实现的汇编语言其实等效于机器语言，语句是一一对应的。
汇编语言的组成：“标签”、“操作码（指令）”和“操作数（指令的对象）”。
计算机中各个模块遵循这各种预定义的协议，保证着系统能够有序运行。
CPU 一般只能运算寄存器的值，所以数据在内存、IO、寄存器之间的传输很重要。
同样是汇编语言中的 1 条指令，有的指令对应着 1 个字节的机器语言，有的指令则对应着多个字节的机器语言。
机器语言其实就是一种用二进制数字串来表示数据或者指令，一串数据可能就是一个指令，这都是在 CPU 设计的时候定义好的。
无论是底层的汇编，还是各种高级语言，最终都会变成机器语言才能够被 CPU 执行。
PC 寄存器会随着程序的运行自动往下更新。

四、程序像河水一样流动

程序的执行过程就像水流动一样，顺序流动、产生分支流动或者形成旋涡（循环），脑中要有这种场景，一种意境。
结构化编程不推荐使用跳转指令，跳转指令（goto 语句）使程序陷入“意大利面条”的状态，因为他可以随意跳转执行地址。
写程序建议先画个粗略的流程图，然后完善细节，最后写代码。
根据辗转相除法求解最大公约数的方法（又称欧几里得算法），可以直接使用减法即可实现。
要掌握的几种算法

(判定素数有许多优化方法，比如要是从 2 开始依次除下去，只需要从 2 除到待判定数的平方根就足够了)
求解最小公倍数：用两个整数的乘积除以这两个整数的最大公约数。
在思考算法时需要时刻记着，解决问题时是可以利用计算机的处理速度的(这也是暴力破解方法的来源)。
题目中的哨兵作用很巧妙。
思考问题是否存在一些规律，有时可以方便解决问题。
想好再写代码，比如在纸上画流程图。

五、数据结构

数据结构就是为了更方便处理数据。
数组、链表是基础的数据结构，栈、队列、二叉树、图等都是从这两者变化而来。

六、面向对象编程

面向对象编程是一种基于以下思路的程序设计方法：将关注点置于对象（Object）本身，对象的构成要素包含对象的行为及操作，以此为基础进行编程。这种方法使程序易于复用，软件的生产效率因而得以提升。其中所使用的主要编程技巧有继承、封装、多态三种。
面向对象的知识比较庞大，还是需要去实践才能体会。

十、加密

对于文本加密，无非是对字符进行某个形式的偏移，解密的时候偏移回来即可。
加上 3 就是加密，减去 3 就是解密。因此通常把像 3这样用于加密和解密的数字称为“密钥”。
XOR 运算的有趣之处在于，用 XOR 运算加密后的密文，可以通过相同的 XOR 运算解密。也就是说，一个程序既可用于加密又可用于解密，很方便（两个相同的数异或为0，任何数异或0等于其自身）
在互联网等环境中，会有很多不固定的人群相互收发经过加密处理的数据。一般情况下，会将所使用的加密方式公开，而只对密钥的值保密。但是令人感到遗憾的是，这个世界上还是有坏人的。有些人会盗取那些并不是发送给他们的加密数据，企图破解后用于不可告人的目的。尽管这些人并不知道密钥的值，但是他们会利用计算机强大的计算能力，用密钥所有可能的取值去试着破解。
可以通过增加秘钥长度和复杂度的方式增加被破解的难度。
前文的秘钥需要双方都知道且不能泄露，但是对于互联网场景根本行不通。
公开密钥加密技术解决了这个问题，在公开密钥加密技术中，用于加密的密钥可以公开给全世界，因此称为“公钥”，而用于解密的密钥是只有自己才知道的秘密，因此称为“私钥”。
可用于实现公开密钥加密技术的算法有若干种，目前广泛应用于互联网中的 RSA 算法。

使用 RSA 创建公钥和私钥的步骤如图 10.8 所示。无论是公钥还是私钥都包含着两个数值，两个数值组成的数对儿才是一个完整的密钥（210）
该算法之所以成功的原因：乍一看会以为只要了解了 RSA 算法，就可以通过公钥 c = 323、e = 11 推算出私钥 c = 323，f = 131 了。但是为了求解私钥中的 f，就不得不对 c 进行因子分解，分解为两个素数 a、b。在本例中 c 的位数很短，而在实际应用公开密钥加密时，建议将 c 的位数（用二进制数表示211时）扩充为 1024 位（相当于 128 字节）。要把这样的天文数字分解为两
个素数，就算计算机的速度再快，也还是要花费不可估量的时间，时间可能长到不得不放弃解密的程度。
实际中计算数字签名时，使用的是通过更加复杂的公式计算得出的、被称作 MD5（Message Digest5）的信息摘要。由于 MD5 经过了精心的设计，所以使得两段明文即使只有略微的差
异，计算后也能得出不同的信息摘要。
合理的密钥应该满足如下条件：长短适中、可以反复使用、可以通过某种通信手段交给接收者，并且通信双方以外的其他人难以用它来解密。公开密钥加密技术就完全满足上述条件。

本文链接：https://blog.csdn.net/m0_37697335/article/details/122676622

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