计算机科学速成课

好吧，内容不少，为了后续插入图片之后 ，页面太大，我们这里拆分到两个页面中。

后续章节为概念性章节，统一汇总在该章节内。

i.e. Data Structures

上集讲了一些经典算法，比如给数组排序，找图的最短路径，而上集没讲的是 算法处理的数据 存在内存里的格式是什么。

你肯定不想数据像 John Green 的大学宿舍一样乱 ，到处都是食物，衣服和纸，我们希望数据是结构化的，方便读取，因此计算机科学家发明了 “数据结构”！

i.e. Intro to Algorithms

前两集，我们"初尝"了高级编程语言（比如 Python 和 Java），我们讨论了几种语句 - 赋值语句，if 语句，循环语句，以及把代码打包成 “函数”，比如算指数。重要的是，之前写的指数函数只是无数解决方案的一种，还有其它方案 - 用不同顺序写不同语句，也能得到一样结果。

不同的是"算法"，意思是：解决问题的具体步骤，即使结果一致，有些算法会更好。 一般来说，所需步骤越少越好，不过有时我们也会关心其他因素，比如占多少内存。

“算法” 一词来自 波斯博识者 阿尔·花拉子密， 1000 多年前的代数之父之一 ，如何想出高效算法 - 是早在计算机出现前就有的问题，诞生了专门研究计算的领域，然后发展成一门现代学科。

你猜对了！计算机科学！

i.e. Programming Basics - Statements & Functions

上集讲到用机器码写程序，还要处理那么多底层细节，对写大型程序是个巨大障碍。为了脱离底层细节，开发了编程语言，让程序员专心解决问题，不用管硬件细节。

= 底层各类太多了，编写麻烦，调试麻烦，改动麻烦……*

i.e. The First Programming Languages

之前我们把重点放在硬件 - 组成计算机的物理组件，比如电，电路，寄存器，RAM，ALU，CPU ，但在硬件层面编程非常麻烦。

所以程序员想要一种更通用的方法编程 - 一种"更软的"媒介。

没错，我们要讲软件！

i.e. Early Programming

前几集我们把重点放在计算机的原理，怎么从内存读写数据，执行操作，比如把两个数字加在一起，还简单讲了下指令的执行，也就是计算机程序。

但我们还没讲的是：程序如何"进入"计算机。你应该记得在第 7, 8 集，我们一步步讲了例子程序，当时为了简单，我们假设程序已经魔法般在内存里了，但事实是，程序需要加载进内存，这不是魔法，是计算机科学！

i.e. Advanced CPU Designs

随着本系列进展，我们知道计算机进步巨大，从 1 秒 1 次运算，到现在有千赫甚至兆赫的 CPU ，你现在看视频的设备八成也有 GHz 速度 ，1 秒十亿条指令 ，这是很大的计算量！

早期计算机的提速方式是减少晶体管的切换时间 ，晶体管组成了逻辑门，ALU 以及前几集的其他组件，但这种提速方法最终会碰到瓶颈，所以处理器厂商发明各种新技术来提升性能，不但让简单指令运行更快，也让它能进行更复杂的运算。

i.e. Instructions & Programs

上集我们把 ALU, 控制单元，RAM, 时钟 结合在一起，做了个基本，但可用的"中央处理单元", 简称 CPU ，它是计算机的核心。

我们已经用电路做了很多组件，这次我们给 CPU 一些指令来运行！ CPU 之所以强大，是因为它是可编程的（programmable）- 如果写入不同指令，就会执行不同任务。CPU 是一块硬件，可以被软件控制！

i.e. The Central Processing Unit(CPU)

今天我们讲 处理器（processors），提示下 - 这集可能是最难的一集，所以一旦你理解了，就会变得超厉害 der~ 😈

我们已经做了一个算术逻辑单元（ALU，Arithmetic and Logic Unit），输入二进制，它会执行计算。我们还做了两种内存：寄存器（Registers） - 很小的一块内存，能存一个值；之后我们增大做出了 RAM ，RAM 是一大块内存，能在不同地址存大量数字。 现在是时候把这些放在一起，组建计算机的 “心脏” 了，但这个 “心脏” 不会有任何包袱，比如人类情感。

= 这一部分的描述真好，对上个章节的迷惑内容做了一个很不错的总结！*

i.e. Registers and RAM

上集，我们用逻辑门做了个简单 ALU，它能执行算术 (Arithmetic) 和逻辑 (Logic) 运算 ，ALU 里的 A 和 L 因此得名。当然，算出来之后如果扔掉就没什么意义了，得找个方法存起来，可能还要进行多个连续操作，这就用到计算机内存了。

= 算出来，存起来。

如果你在主机上打过一场长时间的对局，或玩困难模式的 “扫雷”（Minesweeper），然后狗跑过来，被电源线绊倒，把插头拔了出来，你知道失去进度的痛苦 😈 真同情你 :(