程序是怎样跑起来的（第3版）

本书从计算机的内部结构开始讲起，以图配文的形式详细讲解了二进制、内存、数据压缩、源文件和可执行文件、操作系统和应用程序的关系、汇编语言、硬件控制方法等内容，目的是让读者了解从用户双击程序图标到程序开始运行之间到底发生了什么。书中还专设了“如果是你，你会怎样讲呢？”专栏，以小学生、老奶奶等为对象讲解程序的运行原理，颇为有趣。 第3版升级了书中用到的软件产品和开发工具，并在正文和注释中补充了大量内容，让初学者更容易理解。对于旧版中颇受好评的硬件相关章节，更新了C语言的样例代码。书末附录关于C语言的章节也升级至最新标准。 第12章新增了Python机器学习的内容，让初学者能够轻松体验人工智能的乐趣。附录也增加了对Python语言的介绍。 本书图文并茂，通俗易懂，非常适合计算机爱好者及相关从业人员阅读。

矢沢久雄 YAZAWA股份有限公司董事长兼总经理。GrapeCity信息技术集团顾问。电脑作家之友会会长。 曾在某大型电子公司从事过电脑生产，在Software House做过程序员，现主要从事软件开发工作。工作之余笔耕不辍，从电路到编程语言均有涉及。代表作有《计算机是怎样跑起来的》《使用C语言学习程序设计的基础》《征服C++类和继承》等。自称软件艺人。

目录 第 1章　对程序员来说，CPU到底是什么　　1 1.1　看一看 CPU的内部构造　　3 1.2　CPU是寄存器的集合体　　6 1.3　决定程序流程的程序计数器　　9 1.4　条件分支和循环的原理　　10 1.5　函数调用的原理　　13 1.6　用基址和变址实现数组　　16 1.7　CPU的处理其实很简单　　17 第 2章　用二进制来理解数据　　19 2.1　计算机用二进制处理信息的原因　　21 2.2　二进制到底是什么　　23 2.3　移位运算与乘除运算的关系　　25 2.4　便于计算机处理的“2的补码”　　27 2.5　逻辑右移与算术右移的区别　　31 2.6　掌握逻辑运算的窍门　　34 如果是你，你会怎样讲呢？　给小学新生讲解 CPU和二进制　　38 第3章　计算机在计算小数时会出错的原因　　31 3.1　将0.1累加100次的结果不是10　　33 3.2　如何用二进制表示小数　　35 3.3　计算机计算出错的原因　　36 3.4　什么是浮点数　　38 3.5　规格化表示法与移码表示法　　50 3.6　用程序来实际确认一下吧　　53 3.7　如何避免计算机计算出错　　56 第4章　让内存化方为圆　　61 4.1　内存的物理结构十分简单　　63 4.2　内存的逻辑结构像一幢大楼　　67 4.3　指针其实很简单　　69 4.4　用好内存先从数组开始　　71 4.5　栈与队列，以及环形缓冲区　　73 4.6　在链表中添加和删除元素很容易　　78 4.7　用二叉查找树高效地查找数据　　82 第5章　内存与磁盘的密切联系　　85 5.1　程序加载到内存后才能运行　　87 5.2　提高磁盘访问速度的磁盘缓存　　88 5.3　将磁盘当成内存使用的虚拟内存　　89 5.4　将内存当成磁盘使用的固态硬盘　　92 5.5　节约内存的编程技巧　　93 5.6　了解一下磁盘的物理结构　　98 第6章　自己动手压缩数据　　103 6.1　文件是以字节为单位记录的　　105 6.2　游程编码的原理　　106 6.3　游程编码的缺点　　107 6.4　从莫尔斯码中发现哈夫曼算法的基础　　108 6.5　使用树来构建哈夫曼编码　　111 6.6　通过哈夫曼算法大幅提高压缩效率　　114 6.7　无损压缩与有损压缩　　115 如果是你，你会怎样讲呢？　给喜欢打游戏的初中生讲解内存和磁盘　　119 第7章　程序在怎样的环境下运行　　121 7.1　运行环境 =操作系统+硬件　　123 7.2　Windows消除了CPU之外的硬件差异　　125 7.3　每种操作系统的API都是不同的　　128 7.4　使用源代码进行安装　　129 7.5　在任何地方都能提供相同运行环境的 Java虚拟机　　130 7.6　云计算平台提供的虚拟运行环境　　132 7.7　BIOS与引导装入程序　　134 第8章　从源文件到可执行文件　　137 8.1　计算机只能执行本机代码　　140 8.2　看一看本机代码的内容　　142 8.3　编译器负责翻译源代码　　144 8.4　仅靠编译无法得到可执行文件　　146 8.5　启动代码与库文件　　147 8.6　DLL文件与导入库　　149 8.7　运行可执行文件需要什么　　152 8.8　加载时生成的栈和堆　　153 8.9　进阶问答　　155 第9章　操作系统与应用程序的关系　　159 9.1　从历史发展看操作系统的功能　　161 9.2　关注操作系统的存在　　164 9.3　系统调用与高级编程语言的可移植性　　166 9.4　操作系统和高级编程语言对硬件进行了抽象化　　168 9.5　Windows操作系统的特点　　170 如果是你，你会怎样讲呢？　给喜欢智能手机的高中女生讲解操作系统的功能　　177 第 10章　通过汇编语言认识程序的真面目　　179 10.1　汇编语言和本机代码是一一对应的　　181 10.2　用C编译器输出汇编语言源代码　　183 10.3　伪指令与注释　　186 10.4　汇编语言的语法是“操作码 操作数”　　187 10.5　最常用的movl指令　　189 10.6　将数据存入栈中　　191 10.7　函数调用的工作原理　　192 10.8　被调用函数的工作原理　　194 10.9　全局变量和局部变量的工作原理　　195 10.10　循环的工作原理　　199 10.11　条件分支的工作原理　　203 10.12　体验汇编语言的意义　　207 第 11章　访问硬件的方法　　209 11.1　应用程序是否与硬件有关　　211 11.2　负责硬件输入输出的in指令和out指令　　213 11.3　外部设备的中断请求　　216 11.4　通过中断实现实时处理　　220 11.5　能够快速传输大量数据的DMA　　220 11.6　显示字符和图像的原理　　222 如果是你，你会怎样讲呢？　给邻居老奶奶讲解显示器与电视机的区别　　224 第 12章　如何让计算机“学习”　　227 12.1　什么是机器学习　　229 12.2　支持向量机　　231 12.3　Python交互模式的使用方法　　234 12.4　准备学习数据　　236 12.5　查看手写数字数据的内容　　237 12.6　通过机器学习识别手写数字　　239 12.7　尝试交叉验证　　242 如果是你，你会怎样讲呢？　给常去的酒馆的老板讲解机器学习的类别　　244 附录1　亲手尝试C语言　　247 C语言的特点　　247 变量与函数　　248 数据类型　　249 输入、运算、输出　　250 创建和使用函数　　252 局部变量与全局变量　　254 数组与循环　　255 其他语法　　257 附录2　亲手尝试Python　　261 Python的特点　　261 一切皆对象　　263 数据类型　　265 输入、运算、输出　　266 创建和使用函数　　266 局部变量与全局变量　　268 数组与循环　　269 其他语法　　271 后记　　273 致谢　　273