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「储存器（storage）和内存（memory）有什么区别？」
「为什么 MacOS 环境下的程序不能在 Windows 下运行？」
……
Windows 编程界的传奇人物 Charles Petzold 说，当他想要答复这些问题时，他一张开嘴就立即意识到，能够答复的内容切实太多了，为了把这些问题掰开揉碎讲清楚，他写下 《编码：隐匿在计算机软硬件背地的语言》 这本经典。
1994 年，Petzold 被授予 Windows 先锋奖，他的著述 Programming Windows 是学习微软编程的必读之作，而这本讲述计算机工作体系的书籍，更是堪称古代魔法原理指南。
在这本书中，Petzold 一直提出难题并率领读者解决问题。
如果你是计算机科班出身，重读基本原理、理解计算机倒退脉络，正本清源，开卷有益 ；如果你是计算机小白，你能够跟着作者的步调搭积木，把导线、灯泡、开关、逻辑门等部件组装起来，通过层层形象后，你将会 用逻辑思维构建一个残缺的 CPU！
你将从这本书中取得：
- 理解计算机倒退整体历史脉络
- 自底向上了解 CPU 工作原理
- 学会层层形象的思维形式，将曾经创造的工具封装形象起来，向上构建体系
从布莱叶盲文到二进制编码
编码是如何产生的、什么要应用编码？这是这本书探讨的次要问题。
小编认为最精彩的局部，是在解说摩斯电码之后，作者进一步介绍盲文的诞生：
霍伊学生视力健全，因而他被本身的感知模式所禁锢。对他来说，一个字母 A 就是一个 A，字母 A 在记录时必须看起来（或者）感觉起来像一个 A。霍伊学生没有意识到，有一种齐全不同于印刷字母的文字零碎可能更适宜盲人浏览。
法国军队的一位军官在 1819 年创造了一种他自称为「夜间书写」的文字零碎。他在厚纸上应用凸起的点和划的组合来示意文字，这样当部队须要无声交换时，即便光线很暗，士兵们也能够通过这些符号相互传递信息。
……一个盲人学生如果有了纸张和笔，他就能够做笔记，同时还能浏览记下的文字。12 岁的盲人小孩布莱叶开始不辞辛劳地改良这个文字零碎……
在布莱叶盲文中，字母、数字、标点等符号都被编码为 2 x 3 的点码单元中的一个或多个凸起的点，如上图左上角所示。
你或者敏锐地察觉到了布莱叶盲文与二进制的关联：一个独自的点，不是凸起来的，就是平的，只有两种可能性！因而，6 个可平可凸的的点就有 2^6 = 64 种组合形式。因而，布莱叶盲文零碎能够示意 64 种符号，上图就是根本的小写字母表。
布莱叶盲文系统对咱们了解编码，有哪些帮忙？
二进制的思维，从实质上就是 可能性的遍历，每个点只有平 / 凸两种可能，这为咱们进一步了解计算机二进制打下基础。
编码就是交换：部队想在夜间机密交换，盲人渴望书写和记录……对交换的渴望是人类不竭的生产力源泉。
主动操作
「主动操作」是这本书的精髓局部，第 1- 16 章对于二进制、加法器、寄存器等内容的解说，都是为了主动操作做铺垫。让咱们跟着作者的思路，用纯逻辑构建一个 CPU 吧！
如果想计算多个数相加的后果，用 1 个 8 位加法器 + 1 个 8 位锁存器就能够实现，然而有两个缺点：
- 8 个灯泡无奈显示后果大于 255 的数
- 如果加数很多，输出的过程中一旦输出谬误，则需从新输出
为了第二个解决问题，咱们能够连贯 64KB 的 RAM 阵列，把输出的数先保留到 RAM 中，每次输出都会通过计数器在 RAM 中寻址后保留，这样等全副输出实现后，就能够期待加法器顺次相加得出后果。
如果想计算 50 对数相加，产生 50 个后果，而后保留到 RAM 中，并且能够任意读取这 50 个后果，应该怎么办？
革新电路，使锁存器的输入连贯到 RAM 的输出端，也就是说把计算后的后果写回到 RAM 阵列中保留。如下图所示：
下一个问题是，如何配置一个主动加法器，使它不仅能够对一组数字做累加运算，还能自主确定累加了多少数字，并且能记住在 RAM 中寄存了多少个计算结果？
总体而言，咱们心愿 8 位锁存器能做这四件事：
- 把一个字节从储存器加载到累加器（Load）
- 把储存器中的一个字节加到累加器中（Add）
- 把累加器的计算结果寄存到储存器中（Store）
- 能够进行（Halt）
为了解决上述问题，须要引入另一个 RAM，来保留 Load、Add、Store、Halt 操作码。也就是说，电路中有两个 RAM 独特工作，RAM1 保留了数据，RAM2 保留代码指令。同时，要想达到 8 位锁存器 Load 指令的成果，需革新电路，8 位加法器的输入与一个 2-1 选择器连贯，2-1 选择器连贯 RAM2 和 8 位锁存器，这样锁存器就能够实现从 RAM2 中执行 Load 指令。
为了解决后果不能大于 255 的问题，咱们能够把加数拆分，别离计算高字节和低字节的和，而后合并就能够失去后果。
低字节加法计算后可能须要进位，这个进位须要与高字节累加才是正确后果，解决办法是：引入 进位锁存器 和进位加法的指令，专门保留进位的值，而后再和高字节累加计算。
目前，这个电路能够计算 8 位数的加法运算，以及 16、24、32 及以上位数的加减运算。尽管能够实现计算的基本功能，然而还不够完满，因为当初的电路应用地址空间是要十分小心的，如果不留神，就会产生 地址被笼罩 的状况，导致执行谬误。
为了解决这个问题，咱们退出一个 跳转指令，同时革新电路，使指令的后两个字节输入也能够输入到计数器，而后通过计数器来确定遇到跳转指令后，计数器输入需跳转的地址，实现跳转寻址。
如何实现两数相乘的运算？那么就能够应用 跳转指令 + 跳转条件 来配合实现。所以，咱们须要再减少一个锁存器，叫做零锁存器，只有当加法器的输入全副为 0 时它的值才是 1。通过计数器和零锁存器的配合，就能够实现乘法运算。同理，实现除法、平方根、取对数、三角函数运算也都是可行的。
到这里，咱们实现了一个计算机的外围性能，包含：处理器、存储器、输出设施、输出设备。这里的处理器即是 CPU，次要负责管制和逻辑运算。
只管在高级语言编程中根本用不到汇编，然而了解计算机的底层逻辑对程序的优化有至关重要的作用。任何一个有谋求的程序员，都该当对计算机的底层原理一五一十。
从实验室走进寻常百姓家
到了 19 世纪末，迷信和工程畛域中的特定工作会用上计算设施，但公司、政府、家庭中很少见到计算设施。计算机如何一步步商业化的？
1880 年，美国政府依照宪法进行十年一次的人口普查。然而，过后美国人口迅速增长，如果依照传统的办法，要七年工夫来手工编制，等做完都过期了，1890 年的人口普查甚至预计要 13 年能力实现。人口普查局找到了 Herman Hollerith，他创造了制表机，联合了人工操作和机械打表，构造相似莱布尼茨的乘法器，但用电动构造连贯其余组件。操作人员把一个有 288 个弹簧针的板子压到每一个卡片上，每一根弹簧针对应卡片上的一个穿孔地位，如果有个中央打孔了，针会穿过孔与水银池里的水银接触，造成通路，这个电路登程电磁体就能进行十进制计数。
在 1890 年人口普查中，上图这样的半自动打表机总共解决了超过 6200 万张卡片，使人口普查在短短两年半内实现，也给人口普查办公室省了上百万美元。企业开始意识到，计算机能够晋升劳动力并实现数据密集型的工作。Hollerith 起初成立了制表机器公司，起初与其它机械制造商合并成为了「国际商业机器公司」，也就是赫赫有名的 IBM。
这种「商业机器」带来了更快、更灵便的数据处理，为电子计算机的倒退奠定了深远根底。
从算盘到芯片，这本书不仅介绍了工具的演进，还把这些技术改革放进 广袤的历史背景 中进行叙述，让读者不禁感叹一位位技术蠢才的巧思。
而身处历史中的咱们，也正在参加新一轮的技术反动。
《编码》整本书自底向上、零打碎敲。无论是小白还是资深程序员，空闲时读一读，正本清源，开卷有益。
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