又到周末了，冷空氣襲來，不如窩在被窩和孩子一起看紀錄片。

今天為大家推薦的紀錄片，叫《計算機科學速成課》，一共40集，每集隻有10分鐘左右。我最喜歡這種10分鐘小短片，節奏快，看着不累。

片子是一個專業團隊通過圖解等方法，生動有趣地講解計算機知識點。讓你了解計算機幾百年的發展中，是如何普及滲透進我們生活的。

什麼計算機網絡，加密，人工智能，網絡安全，黑客與攻擊，彙編方面的，計算機指令，算法，數據結構等方面都有涉及，絕對可以擴展視野，增長見識，家長和孩子可以一起看喔！

今天，為大家整理了前十集的内容。

第 1 集：計算機早期曆史

提到的設備：算盤 → 步進計算器 → 差分機 → 分析機 → 打孔卡片制表機

提到的人名：Charles Babbage, Ada Lovelace

02:27 最早的計算設備是算盤，舉例如何使用

04:31 Computer 從指代職業變成指代機器

04:57 機器裡有名的是：步進計算器。第一個可以做加減乘除的機器

06:44 炮彈為了精準，要計算彈道，二戰是查表來做。但每次改設計了就需要做一張新表

07:30 Charles Babbage 提出了 "差分機", 在構造差分機期間，想出了分析機, 分析機是通用計算機

08:50 Lovelace 給分析機寫了假想程序，因此成為了第一位程序員

09:25 人口普查 10 年一次. Herman Hollerith 的打孔卡片制表機大大提升了效率

第 2 集：電子計算機

提到的設備：繼電器 → 真空管 → 晶體管

00:17 20世紀的發展要求更強的計算能力。櫃子大小的計算機發展到房間大小

01:06 哈佛 Mark 1 号，IBM 1944 年做的

02:25 繼電器，繼電器一秒最多 50 次開關

03:24 繼電器出 bug

03:49 1904 年，熱電子管出現，第一個真空管。改進後變成和繼電器的功能一樣

05:34 "巨人1号" 計算機在英國 布萊切利園 首次大規模使用真空管。但編程麻煩，還要配置

06:40 1946 年，賓夕法尼亞大學的 ENIAC 是第一個通用可編程計算機

07:36 1947 年，貝爾實驗室做出了晶體管，晶體管有諸多好處，IBM 很快全面轉向晶體管

09:27 矽谷的典故：很多晶體管和半導體的開發都是這裡做的。而生産半導體最常見的材料是矽

09:41 肖克利半導體 → 仙童半導體 → 英特爾

第 3 集：布爾邏輯和邏輯門

01:00 什麼是二進制, 為什麼用二進制, 布爾邏輯

02:46 3個基本操作：NOT，AND，OR

02:51 解釋3個基本操作

07:11 XOR 異或

第 4 集：二進制

00:46 用十進制舉例二進制的原理，演示二進制加法。存儲單位 MB GB TB 等

05:30 正數，負數，整數，浮點數的表示

07:20 美國信息交換标準代碼 - ASCII, 用來表示字符

09:00 UNICODE 1992 年誕生，是字符編碼标準， 解決 ASCII 不夠表達所有語言的問題

第 5 集：算數邏輯單元 - ALU

00:03 簡單介紹 ALU ，英特爾 74181

01:24 ALU 有 2 個單元，1 個算術單元和 1 個邏輯單元

01:32 算術單元，半加器 (處理1個 bit，2個輸入)，全加器 (處理1個 bit，3個輸入)，8 bit 加法 (1個半加器，7個全加器），溢出的概念，吃豆人的例子，乘法除法

07:32 邏輯單元，檢測數字是否為 0 的電路（一堆 OR 門最後加個 NOT 門），ALU 抽象成一個 V 符号，Flag 标志（是否相等，是否小于，是否溢出等等）

第 6 集：寄存器和内存

本集的重點是 Memory （存儲 / 内存 兩種含義）

03:30 存 1 位 (Gated Latch - 鎖存器）

04:48 存 8 位 (Register - 寄存器)

05:46 16x16 的矩陣存 256 位，數據選擇器/多路複用器 (Multiplexer) 解碼 8 位地址，定位到單個鎖存器

07:38 4 位代表行， 4 位代表列

08:16 組合 256 位内存 多路複用器

09:01 可尋址的 256 字節 内存，一條1980年代的内存，1M 大小

10:14 8個模塊，每個模塊有32個小方塊，，每個小方塊有 4 個小塊，每個小塊是 128 位 x 64 位

第 7 集：中央處理器（CPU)

本集的重點是拼個 CPU 出來以及CPU 怎麼執行命令

01:00 RAM 寄存器 ALU 做個 CPU

04:00 解釋 "取指令→解釋→執行" 這個循環

08:00 時鐘是什麼, 時鐘速度和赫茲

10:00 超頻提升性能, 降頻省電

第 8 集：指令和程序

本集重點是一步步帶你運行一遍程序

00:45 回顧上集的例子程序，一步步講解。介紹”指令集”的概念。LOADA，LOADB，SUB，JUMP，ADD，HALT 等指令

05:16 帶條件跳轉，JUMP NEGATIVE 是負數才跳轉，還有其他類型的 JUMP

08:00 真正現代 CPU 用更多指令集。位數更長。

09:07 1971年的英特爾 4004 處理器，有 46 個指令

09:36 如今英特爾酷睿 i7, 有上千條指令

第 9 集：高級 CPU 設計

00:24 早期是加快晶體管切換速度，來提升 CPU 速度

01:20 給 CPU 專門的除法電路 其他電路來做複雜操作，比如遊戲，視頻解碼

02:28 給 CPU 加緩存，提高數據存取速度，更快喂給 CPU，用計算餐館銷售額舉例

05:13 髒位 - Dirty bit

05:33 流水線設計，用 1 個洗衣機和 1 個幹燥機舉例

06:01 并行處理 - parallelize

07:33 亂序執行 - out-of-order execution

08:21 推測執行 - speculative execution

08:50 分支預測 - branch prediction

09:34 多個 ALU

09:54 多核 (Core)

10:11 多個獨立 CPU

10:52 超級計算機，中國的"神威 太湖之光"

第 10 集：早期的編程方式

本集重點：早期計算機如何編程

打孔紙卡 → 插線闆 → 面闆撥開關

00:00 開頭說本集重點：程序如何進入計算機

00:53 拿紡織業舉例，給機器編程的需求遠在計算機出現前就有了

01:41 打孔紙卡 - Punched card

02:36 插線闆 - Plugboard

04:20 馮諾依曼架構 - Von Neumann Architecture

07:00 面闆編程 - Panel programming

07:29 第一款取得商業成功的家用計算機: Altair 8800

08:15 編程依然很困難，人們需要更友好更簡單的方式編程

08:44 下周主題：編程語言

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