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计算机是怎么工作的

从一个电信号出发，拆解晶体管、CPU、内存、操作系统到现代多核架构的完整原理链。不背公式，只建直觉。适合零基础到进阶工程师，28章彻底讲透计算机底层。

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目录

一个开关能做什么

从灯泡开关到晶体管，逻辑门的诞生

为什么只用 0 和 1

二进制不是发明，是自然选择

加法器是怎么造出来的

用逻辑门搭出一个会算数的电路

从电路到芯片

几十亿个晶体管是怎么放进指甲盖里的

指令是 CPU 的语言

MOV、ADD、JMP 背后是什么

一条指令的一生

取指→解码→执行→写回，4个阶段图解

流水线：CPU 的工厂思维

为什么 4GHz 不等于每秒 40 亿次运算

寄存器：CPU 的口袋

数据离 CPU 越近越快，近在哪里

函数调用的秘密

栈是什么，递归为什么会爆栈

内存是一条长街

地址、字节、指针的真实含义

Cache：CPU 身边的小抄

L1/L2/L3 为什么能提速 100 倍

虚拟内存：内存的幻觉

为什么每个程序都以为自己独占内存

硬盘和 SSD 有什么不同

顺序读写 vs 随机读写，机械结构决定性能

存储金字塔

速度、容量、价格的终极三角权衡

操作系统是个大管家

内核态 vs 用户态，边界在哪里

进程：程序活起来了

从 ELF 文件到运行中的进程

线程和并发

并发不是并行，一个 CPU 怎么同时做多件事

调度：谁先运行

CFS 算法，操作系统的公平仲裁

锁、死锁和竞态条件

多线程为什么这么难

文件系统：数据的城市规划

文件删除后去哪了，inode 是什么

乱序执行：CPU 比你聪明

CPU 会重排你的指令，但结果一样

分支预测：赌对了省时间

if-else 为什么有时候比你想象的快

Cache 友好的代码

同样的算法，内存访问模式不同差 10 倍

多核的代价

加 CPU 为什么不一定快，NUMA 和 False Sharing

I/O 的瓶颈在哪里

同步/异步/epoll，从 BIO 到 io_uring

GPU：为什么适合 AI

SIMD、大规模并行和 CUDA 的本质

虚拟化和容器

Hypervisor 和 Docker 的底层差在哪里

计算机的下一步

RISC-V、存算一体、量子计算能解决什么问题

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