計算機導論（第2版·微視頻版）

目錄

第1章計算機如何工作/1

1.1什麼是電子計算機1

1.2怎樣把字符輸入計算機2

1.2.1典型的輸入設備是怎樣工作的2

1.2.2還有哪些輸入設備5

1.3計算機如何記錄和保存代碼5

1.3.1什麼是編碼字符集標準6

1.3.2為什麼要把代碼保存起來7

1.4計算機如何讀懂程序8

1.4.1什麼是指令和指令集8

1.4.2怎樣讓高級語言程序變成機器指令8

1.5計算機如何執行程序10

1.5.1機器如何轉變成大腦11

1.5.2機器的大腦如何記憶12

1.5.3計算機的大腦有什麼樣的結構12

1.5.4什麼是CPU的心率13

1.5.5操作系統如何助力程序執行13

1.5.6內存中怎樣存放指令和數據15

1.5.7一個簡單的程序是如何一步步執行的16

1.5.8怎樣提高計算機的速度21

1.6計算機如何顯示結果23

1.6.1print語句究竟都做了什麼23

1.6.2屏幕上的字形是如何顯示出來的24

1.6.3還有哪些輸出設備25

1.6.4計算機有哪些多元化需求26

1.7什麼是計算機系統28

1.8計算機有哪些常用概念28

研討問題29〖1〗計算機導論（第2版·微視頻版）目錄〖3〗〖3〗第2章計算機如何記算/30

2.1計算機如何表示數據30

2.1.1什麼是模擬數據和數字數據30

2.1.2人們都想到哪些記數的方法31

2.2計算機如何實現算術運算32

2.2.1什麼是布爾代數32

2.2.2怎樣用開關電路實現邏輯運算33

2.2.3邏輯電路真的能做加法嗎36

2.2.4怎樣用晶體管構建邏輯電路37

2.3計算機如何記住數據39

2.3.1怎樣做一個磁芯存儲器39

2.3.2怎樣做一個半導體存儲器40

2.3.3計算機會用到哪些存儲器41

2.4計算機如何存放數據42

2.4.1什麼是字和字節43

2.4.2為什麼要用十六進制數43

2.5計算機為什麼需要數據類型45

2.5.1什麼是數據類型45

2.5.2數據量的單位和量綱有哪些46

2.6計算機如何找到並讀取數據47

2.6.1如何實現對內存數據的訪問47

2.6.2數據為什麼需要索引48

2.7計算機怎樣有效地管理數據49

2.7.1怎樣保存銷售數據49

2.7.2數據庫管理系統有什麼作用49

2.8數據怎樣讓計算機變得聰明51

2.8.1什麼是數據挖掘51

2.8.2大數據帶來了什麼改變52

2.9計算機的存儲技術是怎樣發展的53

研討問題56

第3章如何讓計算機具有智慧/57

3.1計算機博弈有哪些重要的裏程碑57

3.2怎樣寫一個最簡單的五子棋弈棋程序59

3.3關於算法我們需要了解哪些61

3.3.1什麼是算法61

3.3.2如何判斷算法的好壞62

3.4如何設計一個聰明的弈棋程序63

3.4.1如何交手三子棋63

3.4.2如何分析一棵博弈樹64

3.4.3如何認識算法的復雜度66

3.5如何改進博弈樹搜索算法68

3.5.1什麼是博弈樹的剪枝68

3.5.2計算機如何贏得國際象棋69

3.6計算機怎樣通過學習變得更聰明70

研討問題73

第4章人工智能神奇在哪裏/75

4.1人腦有什麼樣的結構75

4.2人怎樣區分蘋果和香蕉76

4.3計算機怎樣向人腦學習區分蘋果和香蕉77

4.3.1怎樣找到一條區分蘋果和香蕉的分割線77

4.3.2怎樣構建一個簡單的神經網絡79

4.3.3單層感知機有哪些不足83

4.4什麼是卷積神經網絡85

4.4.1CNN的原理是什麼86

4.4.2關於CNN我們還需要了解哪些88

4.4.3CNN怎樣用於自然語言處理90

4.4.4深度學習神經網絡怎樣下棋91

4.5神經網絡和人工智能有什麼關系93

4.6人工智能是如何發展的93

4.6.1規則和推理如何帶來智能94

4.6.2統計機器學習如何帶來智能96

4.7大模型如何帶來智能97

4.7.1計算機如何表示知識98

4.7.2大模型有什麼特點98

4.7.3大模型能做什麼100

4.7.4大模型存在哪些問題101

4.7.5大模型的發展情況是怎樣的102

4.8怎樣判斷機器是否具有智能103

4.9人工智能帶給我們哪些煩惱105

研討問題107

第5章計算機如何改變外部世界/108

5.1計算機如何感知信息108

5.1.1傳感器有什麼作用108

5.1.2模擬信號怎樣轉換為數字信號110

5.2傳感器的數據如何傳送給計算機111

5.3什麼是控制和反饋113

5.4計算機是一個自動控制系統嗎115

5.4.1圖靈機是什麼115

5.4.2什麼是有限狀態自動機117

5.5汽車裏的計算機有什麼特點118

5.5.1怎樣從系統的角度認識計算機119

5.5.2有哪些專用計算機系統119

5.6計算機如何識別障礙物122

5.7自動駕駛需要哪些計算技術123

5.8什麼是機器人和具身智能125

5.8.1什麼是機器人125

5.8.2機器人和具身智能有什麼關系126

5.9什麼是腦機接口127

研討問題128

第6章計算機如何通信/129

6.1數字信號是怎樣傳送的130

6.1.1無線通信是怎樣出現的130

6.1.2模擬信號如何傳送數字信號132

6.2怎樣構建一個簡單的網絡133

6.3計算機網絡能做什麼135

6.4計算機網絡有哪些種類136

6.4.1有哪幾種計算機網絡的拓撲結構136

6.4.2不同的計算機網絡覆蓋範圍有多大137

6.5在網絡中如何找到對方138

6.6計算機網絡中如何傳送數據140

6.7以太網是怎樣工作的142

6.8常見的網絡設備都起什麼作用143

6.8.1集線器有什麼作用143

6.8.2路由器有什麼作用144

6.8.3交換機有什麼作用144

6.9什麼是互聯網145

6.10為什麼網絡安全非常重要149

6.10.1什麼是計算機病毒149

6.10.2什麼是特洛伊木馬152

6.10.3怎樣保證網絡安全152

6.11網絡中怎樣建立可信的關系153

6.11.1怎樣讓“該看的人看到該看的東西”153

6.11.2怎樣證明“這是我說的話”158

6.11.3怎樣證明“我是我”159

6.11.4怎樣證明“那是我做的事”159

6.11.5量子通信為什麼安全性高160

6.12共享單車都用到了什麼網絡技術161

研討問題162

第7章計算機如何創造虛擬時空/163

7.1計算機如何表示文字163

7.1.1如何給文字編碼164

7.1.2怎樣高效輸入中文165

7.1.3怎樣描述字形165

7.1.4自然語言處理有什麼作用168

7.2計算機如何表示聲音168

7.2.1怎樣把模擬的聲音數字化168

7.2.2聲音的數字化需要什麼器件169

7.2.3計算機可對數字聲音做哪些處理170

7.2.4什麼是MIDI171

7.3計算機如何表示圖像172

7.3.1計算機怎樣表示色彩172

7.3.2計算機怎樣表示位圖173

7.3.3計算機怎樣表示圖形174

7.3.4計算機怎樣處理或展現圖像175

7.4計算機如何表示影像176

7.4.1影像的動感是如何產生的176

7.4.2怎樣減少數字影像的數據量176

7.4.3怎樣制作動畫177

7.4.4怎樣看到立體的影像180

7.5計算機如何融合真實與虛幻180

7.5.1什麼是虛擬現實181

7.5.2什麼是增強現實182

7.5.3增強現實有哪些應用183

7.6計算機如何尋找信息185

7.6.1數據和信息有什麼區別185

7.6.2為什麼需要信息提取185

7.6.3如何檢索多媒體內容186

7.7我們應該如何面對元宇宙188

研討問題188

第8章計算機如何從過去走向未來/189

8.1機械也能計算嗎189

8.2第一臺電子計算機是哪個193

8.3電子計算機經過了幾代發展195

8.3.1什麼是第一代電子計算機195

8.3.2什麼是第二代電子計算機196

8.3.3什麼是第三代電子計算機197

8.3.4什麼是第四代電子計算機199

8.3.5新一代的電子計算機將會是怎樣的200

8.4現代計算機有哪些發展203

8.4.1如何讓計算機並行工作203

8.4.2超級計算機的現狀是怎樣的205

8.4.3計算機如何向微型化方向發展207

8.4.4未來的計算機會怎樣發展210

8.5軟件是怎樣發展的211

8.5.1計算機編程語言經過了怎樣的變化211

8.5.2怎樣提高軟件的生產能力212

8.5.3存在哪些種類的軟件217

8.6我國的計算機事業是怎樣起步的219

8.7什麼是信息技術產業222

8.8我們未來能做什麼224

研討問題228

索引/229