深入计算机底层，从几本靠谱的书开始

计算机底层的原理很复杂，能够把这些复杂的知识用准确，生动，通俗易懂，且具备可操作性的方式写成文字的作者真的很了不起，而我这就有几本这样的书推荐给大家，它们分别是《编码-隐匿在计算机软硬件背后的语言》（[ 美]Charles Petzold 著），《汇编语言》（王爽著），《30 天自制操作系统》（[日]川合秀石著），下面对这几本书做简单的介绍。

《编码-隐匿在计算机软硬件背后的语言》这本书是偏向数字电路的，从硬件这一层面讲解了一些基本电子元器件的工作方式，比如 8 位加法器，触发器，锁存器等等，然后再进一步将这些电子元器件组合成内存，甚至 cpu，简单的说，它就是告诉你“计算机是如何工作的”。可是当提到数字电路的时候，你脑子里首先想到的是什么？是那些跟一座破庙里面的蜘蛛网一样混乱的电路图？晦涩难懂的概念？看似复杂的逻辑？跟枕头一样厚的教科书？我不知道你是怎么想的，反正大学里面的数字电路这门课给我的印象就是这样，当然，我对这门课毫无兴趣。可是当我看完这本书的时候，我才发现，原来数字电路不是用来死记硬背的，复杂的逻辑完全可以从简单的逻辑入手推导过来。作者用导线，电灯泡，开关，这 3 个家喻户晓的东西拼装出一个个功能各异的元器件，然后再把元器件横向拼装成更复杂的器件，所以整本书的知识结构非常有层次感，在循序渐进的学习过程中，你会觉得一些原本认为复杂难懂的东西是这样“理所当然的简单”。更好玩的是，你完全可以把书上介绍的电路实现一遍，比如去做个内存，甚至 cpu 出来，你不需要去买二极管，电路板，电焊铁，焊锡丝等等这些工具，只需要下载个《minecraft》(中文名《我的世界》)游戏就行，这是一款模拟现实世界的沙盒游戏，你千万不要被这游戏的低像素给吓跑了，耐心点，你会发现里面有“红石”，“中继器”，“开关”等等元素，你可以用它们模拟出现实中的电路。我当初就在游戏里面实现了一个 8 位加法器，如下图所示。

这就是输入端了，那 9 个开关看见没？他可以输入 0，1（最右边的开关是控制进位的），而红色的一条条的就是“导线了”。

这是输出端，最左边这位是溢出位，右边 8 位正常输出，如果石头上面的“火柴”一样的东西亮了，就表明输出是 1。

那天晚上花了很长时间才做完这个加法器，这时看到远处太阳升起来，感觉特别美呢！

《汇编语言》不是列举一堆的汇编指令，告诉你每个指令该怎么用，事实上这是一本指令手册该做的事情。我们知道机器指令（汇编语言和编译器的产物）是和相应的 cpu 绑定在一起的，而作者挑选了结构简单的 8086cpu，通过讲解某些关键指令来深入理解机器工作的基本原理，让读者有底层编程的体验。有意思的是，书里面提的很多问题以及实验都很“边界”，换句话说，就是能很好的考察你到底有没有真的理解。另外，书里面讲解的很多概念，都是操作系统的基础。

《30天自制操作系统》，看到这种 N 天学会 xxx 的书，出自本能的反应就是嗤之以鼻，是的，实际上我们很难在 30 天搞定，但 30 天不是重点。关键是这本书从 0 开始到一个完整的操作系统每一步都有源代码，也就是说你完全可以跟着一起敲代码，最后也能做出一个操作系统来，非常具有可操作性。事实上，我觉得最牛逼的“hello word”就是在机器通电后直接在屏幕上显示“hello world”。

这几本书都有一个共性，在传授知识的方式上面很有技巧，他们通过知识屏蔽，循序渐进，类比等方式让一个个复杂的原理变的自然，看的过程中很容易领悟，也很有快感。相反，不恰当的表达方式，完全可以做到把一个人的兴趣扼杀在摇篮里，比如某些大学的教材。

题图：喜马拉雅山脉