Computer

计算的机器。

最新的超级计算机排行（第55版）出炉，日本的 Fugaku 排名世界第一，该计算机是 ARM 架构的。第二位和第三位是美国的计算机，第四位和第五位是中国的计算机。

Why

波音747飞机仍然使用3.5英寸软盘，进行数据库更新。

What

DistroTest

浏览器体验 Linux 和 Unix 操作系统，可以在线试用 200 多种 Linux 和 Unix 发行版，无需本地安装。只要打开网站，选择 Linux/Unix 发行版，然后开始试用！

计算机组成原理总结及思维导图

计算机系统的设计原则

这个网页收集了100多条计算机系统的设计原则，分成12个大类，下面是其中三条。

尽可能将错误从运行时转移到编译时。
头文件的内容，至少要用于两个源文件。
复杂性成倍增长，百万行的代码库会包含许多状态，它的复杂性是人类无法掌控的。

openEuler

华为发布自家的 Linux 发行版 openEuler，基于 CentOS。这是早先的华为 EulerOS 系统的开源版。根据介绍，主要特点是 ARM64 的完美支持和极高的安全性。

Elementary OS

一个基于 Ubuntu 的 Linux 发行版，目标用户是不懂计算机的人，用户界面高度模仿 MacOS。

计算机是如何启动的？

作者：阮一峰
日期： 2013年2月16日

从打开电源到开始操作，计算机的启动是一个非常复杂的过程。

我一直搞不清楚，这个过程到底是怎么回事，只看见屏幕快速滚动各种提示…… 这几天，我查了一些资料，试图搞懂它。下面就是我整理的笔记。

零、boot的含义

先问一个问题，”启动”用英语怎么说？

回答是boot。可是，boot原来的意思是靴子，”启动”与靴子有什么关系呢？原来，这里的boot是bootstrap（鞋带）的缩写，它来自一句谚语：

　　“pull oneself up by one’s bootstraps”

字面意思是”拽着鞋带把自己拉起来”，这当然是不可能的事情。最早的时候，工程师们用它来比喻，计算机启动是一个很矛盾的过程：必须先运行程序，然后计算机才能启动，但是计算机不启动就无法运行程序！

早期真的是这样，必须想尽各种办法，把一小段程序装进内存，然后计算机才能正常运行。所以，工程师们把这个过程叫做”拉鞋带”，久而久之就简称为boot了。

计算机的整个启动过程分成四个阶段。

一、第一阶段：BIOS

上个世纪70年代初，”只读内存”（read-only memory，缩写为ROM）发明，开机程序被刷入ROM芯片，计算机通电后，第一件事就是读取它。

这块芯片里的程序叫做”基本輸出輸入系統”（Basic Input/Output System），简称为BIOS。

1.1 硬件自检

BIOS程序首先检查，计算机硬件能否满足运行的基本条件，这叫做”硬件自检”（Power-On Self-Test），缩写为POST。

如果硬件出现问题，主板会发出不同含义的蜂鸣，启动中止。如果没有问题，屏幕就会显示出CPU、内存、硬盘等信息。

1.2 启动顺序

硬件自检完成后，BIOS把控制权转交给下一阶段的启动程序。

这时，BIOS需要知道，”下一阶段的启动程序”具体存放在哪一个设备。也就是说，BIOS需要有一个外部储存设备的排序，排在前面的设备就是优先转交控制权的设备。这种排序叫做”启动顺序”（Boot Sequence）。

打开BIOS的操作界面，里面有一项就是”设定启动顺序”。

二、第二阶段：主引导记录

BIOS按照”启动顺序”，把控制权转交给排在第一位的储存设备。

这时，计算机读取该设备的第一个扇区，也就是读取最前面的512个字节。如果这512个字节的最后两个字节是0x55和0xAA，表明这个设备可以用于启动；如果不是，表明设备不能用于启动，控制权于是被转交给”启动顺序”中的下一个设备。

这最前面的512个字节，就叫做”主引导记录”（Master boot record，缩写为MBR）。

2.1 主引导记录的结构

“主引导记录”只有512个字节，放不了太多东西。它的主要作用是，告诉计算机到硬盘的哪一个位置去找操作系统。

主引导记录由三个部分组成：

　　（1）第1-446字节：调用操作系统的机器码。
　　（2）第447-510字节：分区表（Partition table）。
　　（3）第511-512字节：主引导记录签名（0x55和0xAA）。

其中，第二部分”分区表”的作用，是将硬盘分成若干个区。

2.2 分区表

硬盘分区有很多好处。考虑到每个区可以安装不同的操作系统，"主引导记录"因此必须知道将控制权转交给哪个区。

分区表的长度只有64个字节，里面又分成四项，每项16个字节。所以，一个硬盘最多只能分四个一级分区，又叫做"主分区"。

每个主分区的16个字节，由6个部分组成：

　　（1）第1个字节：如果为0x80，就表示该主分区是激活分区，控制权要转交给这个分区。四个主分区里面只能有一个是激活的。
　　（2）第2-4个字节：主分区第一个扇区的物理位置（柱面、磁头、扇区号等等）。
　　（3）第5个字节：主分区类型。
　　（4）第6-8个字节：主分区最后一个扇区的物理位置。
　　（5）第9-12字节：该主分区第一个扇区的逻辑地址。
　　（6）第13-16字节：主分区的扇区总数。

最后的四个字节（”主分区的扇区总数”），决定了这个主分区的长度。也就是说，一个主分区的扇区总数最多不超过2的32次方。

如果每个扇区为512个字节，就意味着单个分区最大不超过2TB。再考虑到扇区的逻辑地址也是32位，所以单个硬盘可利用的空间最大也不超过2TB。如果想使用更大的硬盘，只有2个方法：一是提高每个扇区的字节数，二是增加扇区总数。

三、第三阶段：硬盘启动

这时，计算机的控制权就要转交给硬盘的某个分区了，这里又分成三种情况。

3.1 情况A：卷引导记录

上一节提到，四个主分区里面，只有一个是激活的。计算机会读取激活分区的第一个扇区，叫做”卷引导记录”（Volume boot record，缩写为VBR）。

“卷引导记录”的主要作用是，告诉计算机，操作系统在这个分区里的位置。然后，计算机就会加载操作系统了。

3.2 情况B：扩展分区和逻辑分区

随着硬盘越来越大，四个主分区已经不够了，需要更多的分区。但是，分区表只有四项，因此规定有且仅有一个区可以被定义成”扩展分区”（Extended partition）。

所谓”扩展分区”，就是指这个区里面又分成多个区。这种分区里面的分区，就叫做"逻辑分区"（logical partition）。

计算机先读取扩展分区的第一个扇区，叫做”扩展引导记录”（Extended boot record，缩写为EBR）。它里面也包含一张64字节的分区表，但是最多只有两项（也就是两个逻辑分区）。

计算机接着读取第二个逻辑分区的第一个扇区，再从里面的分区表中找到第三个逻辑分区的位置，以此类推，直到某个逻辑分区的分区表只包含它自身为止（即只有一个分区项）。因此，扩展分区可以包含无数个逻辑分区。

但是，似乎很少通过这种方式启动操作系统。如果操作系统确实安装在扩展分区，一般采用下一种方式启动。

3.3 情况C：启动管理器

在这种情况下，计算机读取”主引导记录”前面446字节的机器码之后，不再把控制权转交给某一个分区，而是运行事先安装的”启动管理器”（boot loader），由用户选择启动哪一个操作系统。

Linux环境中，目前最流行的启动管理器是Grub。

四、第四阶段：操作系统

控制权转交给操作系统后，操作系统的内核首先被载入内存。

以Linux系统为例，先载入/boot目录下面的kernel。内核加载成功后，第一个运行的程序是/sbin/init。它根据配置文件（Debian系统是/etc/initab）产生init进程。这是Linux启动后的第一个进程，pid进程编号为1，其他进程都是它的后代。

然后，init线程加载系统的各个模块，比如窗口程序和网络程序，直至执行/bin/login程序，跳出登录界面，等待用户输入用户名和密码。

至此，全部启动过程完成。

四位计算机的原理及其实现

作者：阮一峰
日期： 2011年3月12日

你是否想过，计算机为什么会加减乘除？或者更直接一点，计算机的原理到底是什么？

Waitingforfriday有一篇详细的教程，讲解了如何自己动手，制作一台四位计算机。从中可以看到，二进制、数理逻辑、电子学怎样融合在一起，构成了现代计算机的基础。

一、什么是二进制？

首先，从最简单的讲起。

计算机内部采用二进制，每一个数位只有两种可能”0”和”1”，运算规则是”逢二进一”。举例来说，有两个位A和B，它们相加的结果只可能有四种。

这张表就叫做”真值表”（truth table），其中的sum表示”和位”，carry表示”进位”。如果A和B都是0，和就是0，因此”和位”和”进位”都是0；如果A和B有一个为1，另一个为0，和就是1，不需要进位；如果A和B都是1，和就是10，因此”和位”为0，”进位”为1。

二、逻辑门（Logic Gate）

布尔运算（Boolean operation）的规则，可以套用在二进制加法上。布尔运算有三个基本运算符：AND，OR，NOT，又称”与门”、”或门”、”非门”，合称”逻辑门”。它们的运算规则是：

　　AND：如果( A=1 AND B=1 )，则输出结果为1。
　　OR：如果( A=1 OR B=1 )，则输出结果为1。
　　NOT：如果( A=1 )，则输出结果为0。

两个输入（A和B）都为1，AND（与门）就输出1；只要有任意一个输入（A或B）为1，OR（或门）就输出1；NOT（非门）的作用，则是输出一个输入值的相反值。它们的图形表示如下：

三、真值表的逻辑门表示

现在把"真值表"的运算规则，改写为逻辑门的形式。

先看sum（和位），我们需要的是这样一种逻辑：当两个输入不相同时，输出为1，因此运算符应该是OR；当两个输入相同时，输出为0，这可以用两组AND和NOT的组合实现。最后的逻辑组合图如下：

再看carry（进位）。它比较简单，两个输入A和B都为1就输出1，否则就输出0，因此用一个AND运算符就行了。

现在把sum和carry组合起来，就能得到整张真值表了。这被称为”半加器”（half-adder），因为它只考虑了单独两个位的相加，没有考虑可能还存在低位进上来的位。

四、扩展的真值表和全加器

如果把低位进上来的位，当做第三个输入（input），也就是说，除了两个输入值A和B以外，还存在一个输入（input）的carry，那么问题就变成了如何在三个输入的情况下，得到输出（output）的sum（和位）和carry（进位）。

这时，真值表被扩展成下面的形式：

如果你理解了半加器的设计思路，就不难把它扩展到新的真值表，这就是”全加器”（full-adder）了。

五、全加器的串联

多个全加器串联起来，就能进行二进制的多位运算了。

先把全加器简写成方块形式，注明三个输入（A、B、Cin）和两个输出（S和Cout）。

然后，将四个全加器串联起来，就得到了四位加法器的逻辑图。

六、逻辑门的晶体管实现

下一步，就是用晶体管做出逻辑门的电路。

先看NOT。晶体管的基极（Base）作为输入，集电极（collector）作为输出，发射极（emitter）接地。当输入为1（高电平），电流流向发射极，因此输出为0；当输入为0（低电平），电流从集电极流出，因此输出为1。

接着是AND。这需要两个晶体管，只有当两个基极的输入都为1（高电平），电流才会流向输出端，得到1。

最后是OR。这也需要两个晶体管，只要两个基极中有一个为1（高电平），电流就会流向输出端，得到1。

七、全加器的电路

将三种逻辑门的晶体管实现，代入全加器的设计图，就可以画出电路图了。

（点击看大图）

按照电路图，用晶体管和电路板组装出全加器的集成电路。

左边的三根黄线，分别代表三个输入A、B、Cin；右边的两根绿线，分别代表输出S和Cout。

八、制作计算机

将四块全加器的电路串联起来，就是一台货真价实的四位晶体管计算机了，可以计算0000~1111之间的加法。

电路板的下方有两组各四个开关，标注着”A”和”B”，代表两个输入数。从上图可以看到，A组开关是”上下上上”，代表1011（11）；B组开关是”上下下下”，代表1000（8）。它们的相加结果用五个LED灯表示，上图中是”亮暗暗亮亮”，代表10011（19），正是1011与1000的和。

九、结论

虽然这个四位计算机非常简陋，但是从中不难体会到现代计算机的原理。

完成上面的四位加法，需要用到88个晶体管。虽然当代处理器包含的晶体管数以亿计，但是本质上都是上面这样简单电路的累加。

进程与线程的一个简单解释

作者：阮一峰
日期： 2013年4月24日

进程（process）和线程（thread）是操作系统的基本概念，但是它们比较抽象，不容易掌握。

最近，我读到一篇材料，发现有一个很好的类比，可以把它们解释地清晰易懂。

计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂，时刻在运行。

假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。

进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。

4.

一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。

5.

线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

6.

车间的空间是工人们共享的，比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可以使用这些共享内存。

可是，每间房间的大小不同，有些房间最多只能容纳一个人，比如厕所。里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。

一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫”互斥锁”（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。

还有些房间，可以同时容纳n个人，比如厨房。也就是说，如果人数大于n，多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域，只能供给固定数目的线程使用。

10.

这时的解决方法，就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙，出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了，就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做”信号量”（Semaphore），用来保证多个线程不会互相冲突。

不难看出，mutex是semaphore的一种特殊情况（n=1时）。也就是说，完全可以用后者替代前者。但是，因为mutex较为简单，且效率高，所以在必须保证资源独占的情况下，还是采用这种设计。

11.

操作系统的设计，因此可以归结为三点：

（1）以多进程形式，允许多个任务同时运行；
（2）以多线程形式，允许单个任务分成不同的部分运行；
（3）提供协调机制，一方面防止进程之间和线程之间产生冲突，另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。

树莓派 GPIO 介绍（英文）

树莓派的功能扩展，往往都要通过板载的通用输入/输出模块 GPIO。本文介绍 GPIO 的基本知识。

How

面向对象编程的问题是，每个对象都有自己的状态，开发程序时，必须记住当前所有对象的状态。

为了让我们的生活更轻松，最好只有一小部分代码库处理状态，其他代码都是无状态和纯的。实际上，这就是前端的 Redux 库取得巨大成功的主要原因。

– 《面向对象编程：一万亿美元的错误》

关于外行如何聊计算机“算法”的清单

“算法”，计算机用的。很多人对这个词，感觉只能仰望。

这份清单就是告诉你，一个外行应该怎么聊“算法”。

首先，放下对“算法”这个词的厌恶。你必须明白，厌恶很多时候只是对陌生事物的恐惧。花点时间了解一下，比如读一下这个清单，即使不懂算法，也不至于被内行鄙视，或者忽悠。
算法，是计算机完成一件事的逻辑和步骤。一个在5楼的人，和在1楼的你同时按下电梯按钮，面前的三座电梯怎么分配任务，这就是算法。
真实的算法当然更复杂，是包括了商业意义的一整套应用。比如，你使用豆瓣电影搜索《摔跤吧，爸爸》，豆瓣就会告诉你”喜欢这部电影的人也喜欢”，而推荐的电影排第一的是《当幸福来敲门》，这个推荐结果就是算法运行的结果。
商家之所以要用算法，是因为他们很懒。面对那么多用户，也不得不懒。比如，一位孕妇忽然收到大型超市寄来的母婴产品优惠券，那超市是怎么知道顾客怀孕的呢？一般过程是这样的：邀请顾客办理会员卡，并长期记录顾客的消费行为。如果“算法”发现你买了无香的润肤露，它就很八卦地猜疑你怀孕了，如果再有点什么其他蛛丝马迹，它就试着给你寄母婴产品的优惠券了。整个过程，其实和你推测一个同事有外遇没啥区别。
对算法而言，最重要的是提出一个有意义的问题。算法工程师面对一堆数字，其实也是干着急。关键是清楚什么答案需要计算？为什么要计算？计算出结果如何应用？你看，文科生对算法也很有用。
一个问题的解决会有不同的算法。计算时间越短，使用资源越少，就是聪明的算法。算法工程师，比的就是这个。
算法的差异，实际上是思想的差异。曾经做过一个实验，用算法来代替交警判断交通违规行为。一种算法强调“严格遵守法律条文”，另一种则要求“准确反映法律意图”，也就是只要不是特别危险的驾驶行为，就睁只眼闭只眼。结果，一段时间后，第一种算法开出了500张罚单，而后一种算法只开出1张罚单。你猜，哪种更合情理？哪种更像是人类警察干出来的事？
算法后面也有价值观。比如，经常在各种购物网站看到的 “猜你喜欢”字样。背后的算法，一种原则是“你不知道这个，但我们猜你会喜欢”，另一个原则是“你买了这个？那我给你更多”。背后的价值观，前者是良师诤友，后者是奸臣损友。
算法听起来很高级，但你必须明白：它的优点是诚实高效，弱点是不明事理。所以，不要质疑算法的最终结果，要质疑其工作原理。例如，当算法表明，根据留言分析，近1个月用户使用产品的负面情绪指数上升了。你首先应该搞清楚：它用的是什么方法？这个方法的有效性如何？用户留言说“我又没有抢到沙发”，这样的抱怨多了，是好事还是坏事？就像面对孩子回家汇报情况，不能听风就是雨。
不要跟起重机掰手腕，同理，也不要跟算法比计算。在能计算的事情上，要对算法有敬畏之心。在不能算的事情上，也不要轻视算法。因为总有高人，能找到了你觉得不能计算，但他认为可以计算的地方，那他就赢了。
不要纠缠“算法永远不可能代替人类”之类的口号，那没有意义。有意义的是，想一想算法会不会代替你手上现在的工作。如果答案是“会”，赶紧学习，或者赶紧转行。
对算法的所有质疑，都应该落实到改进算法，而不是放弃算法。你不了解算法，就只能被算法玩弄。如果想不被玩弄，你只能用算法对抗算法。
关于算法，如果你想了解更多，推荐阅读《算法时代》，上面的很多思想都来自这本书。

Experience

算法的责任

香港富豪李建勤（上图）购买了一家基金公司的对冲基金，授权最多可以动用25亿美元。该基金完全使用人工智能算法进行投资，宣传的业绩是2016年12月至2017年10月的共计210个交易日中，回报率高达15.54%，买卖信号的准确度达到69.05%。

李建勤买了以后，结果却是亏损巨大，最多的一天亏了2000万美元。他非常不满，控告该基金公司的销售人员夸大了算法能力，欺骗他上当。但是，基金公司反驳，算法无法保证百分之百获利。

这是全世界第一起由于算法而引发的诉讼。它带来的问题就是，算法事故的责任由谁承担？可以想象，无人驾驶以后普及了，交通事故的赔偿一定会成大问题，肯定都会落到汽车公司的身上。

漫话：如何给女朋友解释什么是Git和GitHub

GitHub是通过Git进行版本控制的软件源代码托管服务，并且，GitHub还引入了一些社交属性。号称是世界上最大的程序员（同性）交友网站。

Thanos - 灭霸命令

Thanos.sh是一个开源的个灭霸命令，可随机删除电脑上一半文件。

地址：https://github.com/hotvulcan/Thanos.sh

Raspberry Pi 4

树莓派第四代发布了，性能比第三代强了好几倍，已经赶上 PC 了，四个 USB 口，千兆网口，蓝牙5.0，双 4K 显示器支持，4Kp60 视频硬解码，价格从35美元到55美元。它的性能已经可以支持一个中型网站了。以后可能只要随身带一个树莓派就行了，干完活就跟云端同步一下。

罗胖60秒：1024，这一天献给吴军老师

今天，是10月24号，1024，“程序员日”。得到App把这一天献给吴军老师。

这两天，吴军老师在他的课程《谷歌方法论》里面正好谈到“计算机怎么思考的”这个问题。

你可能会说，计算机我会用就行了，我管它怎么思考呢？

我举个例子，像美团、饿了么这种外卖平台，有几十万送餐员。如果用人类的方法，对他们进行分类、编组、训练，不可能短短几年时间就建立起这么大一支队伍，建立起来也管理不了。

所以，只能用计算机的算法。而这些大公司的总部呢？其实也没有能力下命令，他们也要自觉地接受计算机的管理。

所以你看，人类的思维方法，在这么复杂的系统里，没有用的呀，你必须接受计算机的思维方式。

今晚八点，在得到App的直播间，吴军老师会做一场直播，告诉你“为什么一定要学计算机思维”。欢迎你到时收看。

fork

桌面的 Git 客户端。

node-jvm

一个用 Node.js 实现的 JVM，实现的非常简洁清晰，方便学习。（@douchuan 投稿）

人们的经验是，对于10行代码的脚本，Perl 语言是完美的。但如果你有500行脚本代码和几千行的库，那么需要大量的纪律才能使 Perl 代码可维护。
而在 Python 语言中，即使没有那么多的纪律，代码仍然具有相当的可读性和可维护性。
– Guido van Rossum，Python 语言创始人

SQLite 测试代码的行数，是软件本身的662倍。
– 《如何测试 SQLite》

Resource

1、BBC 的音效库

英国广播公司 BBC 的音效库，包含16000多种可以下载的音效，比如停车的声音、机床的声音、鸟叫的声音等等。

2、where is Sci-Hub

Sci-Hub 提供免费的科学论文下载，由于版权问题，它必须经常更换域名。该网站告诉你，现在可以通过哪个域名访问到 Sci-Hub。

3、trackerslist

该仓库收集 BitTorrent 下载所需要的公共的 tracker 服务器网址。

4、git-flight-rules

Git 操作往往会遇到各种问题，比如，如何把未暂存的内容移动到一个新分支，或者删除的分支如何恢复。这个仓库就收集这类问题的操作方法，有中文翻译。（@ifrontend-xyz 投稿）

5、redditix

Reddit 是美国最大的在线论坛，有许多子板块。这个第三方网站是 Reddit 的在线浏览器，自动抓取并显示某个版的所有最新图片。

6、皎然影音乐

一个中文网站，收集电影音乐资源。由于刚刚开站，资源还不多。

暗物质开发者

天文学中，暗物质是一种未知的物质，据说宇宙的大部分是暗物质。它既不发光也不反射光，因此望远镜不能直接看到。

你看不到暗物质，但我们很确定它在那里。我们知道它，但无法看到它。它永远不会露面。

有些开发者不是我们经常遇到的那种开发者，就像暗物质一样，可以称之为暗物质开发者。他们不会大量阅读网上的文章，也从不写文章，不去讨论区发言，也不发推文，很少在大型会议上露面。

他们依然在使用老旧的技术，解决各种问题。比如，在小公司的办公室里使用着 ASP，或者在墨西哥写着 VB6，或者在大型芯片制造商内部编写 PHP 日历应用程序。

他们使用众所周知的、经过充分测试并且易于理解的成熟产品。他们不追逐最新的测试版，也不太感兴趣，他们只是让软件可以工作。

暗物质开发者永远不会阅读这篇文章。

rms.sexy

该网站专门收集理查德·斯托曼使用笔记本电脑的照片。

Ventoy

一个制作可启动U盘的开源工具。

生命之旅