- 继电器，真空管，晶体管。
继电器。使用电控制的机械开关。控制导线连接一个中间线圈，电流通过中间线圈产生磁场，吸引金属臂闭合，产生通路。可以连接其它，比如马达。
真空管。密封玻璃管两个电极，加热一端电极会发射正电荷，另一端吸引这些正电荷，形成通路。如果发射负电荷，则不会吸引，无法形成通路。
引入控制电级，向控制电极施加正电荷，就会允许电子通过。如果施加负电荷，则阻止电子通过。从而连接或断开电路。
巨人计算机，第一台可编程的计算机。编程时把一些电线插到电板上即可。真空管的出现使计算机由机电驱动进入电子驱动。
晶体管。两个电级被某材料隔开，这种材料有时导电，有时不导电，称为半导体。引入控制线，连接一个门电极，改变门电极的电荷，可以控制半导体材料的导电性。控制通路形成。
- 布尔运算，二进制？半加器，全加器，ALU？
使用晶体管构造NOT，AND，OR，XOR，逻辑门电路。完成基础的真假运算。只有两个值0和1，通过增加位数来表示更多的数。
使用一个异或逻辑门和一个与逻辑门构造一个半加器。
三个数A，B，C相加。A，B使用一个半加器，有输出位，进位两个引脚。输出位和C再构造一个半加器，有了新的输出位，进位。输出位是最终的输出位。进位和第一个半加器的进位组成或门，构造最终进位。
ALU由算术运算器和逻辑运算器构成。算术运算器实现多位数相加。
- 与门，或门构造存储器
存一位，称为锁存器。一个与门和或门共同构成。有设置，复位两个输入。设置为1，复位为0时，输出为1；设置为1，复位为1时，输出为0；设置和复位都是0，输出不变，存放最后一个输出。
使用一个数据输入线代替设置和复位，一个允许写入线，构成一个门锁，称为锁存器。
存八位，称为寄存器。八个锁存器并排存放，有一条全局允许写入线，有八条数据输入线，八条结果输出线。
存256位，使用矩阵。16*16的锁存器构成一个矩阵。有一条输入输出数据线，一条允许写入线，一条允许读出线，16+16根定位一个锁存器的线。
使用只有4位输入的多路复用器表示矩阵中的一个行，再使用4位输入的多路复用器表示矩阵中的一个列。这样，一个256位存储器就使用8条地址输入线，1条数据输入输出线，一条允许写入线，一条允许读出线。
并排存放8个256位的寄存器，构成一个256字节的存储器。有8条数据输入输出线，8条地址输入线，一条允许写入线，一条允许读出线。
- CPU和内存通信
CPU。指令地址寄存器，指令寄存器。向内存发出第一条指令地址，内存收到后，传入指令，称为取指操作。接下来就是解码，专门的解码电路分析出指令的意义，是把内存中的某个值放到寄存器A中。
最后就是执行过程，内存读入指令中地址码，拿到地址后，再传入CPU中的寄存器A。
在第三条指令中需要把寄存器A的值和寄存器B的值相加，就需要一个ALU单元，以寄存器A，B作为输入，相加后的结果存放至ALU中，再传输到寄存器A。
一些寄存器，控制单元，运算单元ALU共同构成一个CPU。
上述就是一个简单的程序，描述CPU和内存之间的数据传输以及地址传输。
- 高端CPU，提升性能？
CPU和主存之间使用Cache缓解主存速度慢的问题。同时也要注意Cache和主存中的数据不一致的问题。也就是出现了脏位。
出现脏位后，Cache需要新数据是，对内存进行检查，把脏位数据写入内存。
另一种提升性能的方法是使用指令流水。以往CPU执行都是取指，译码。执行，一条指令需要三个时钟周期。
使用指令流水后，可以执行第一条指令，译码第二条指令，取指第三条指令，这样一个时钟周期就执行一条指令。提高了性能。
指令流水也会造成数据不一致的问题。解决方案是使用数据依赖性，必要时停止流水线，以免造成更大的错误。
指令流水第二个问题是遇到跳转指令，一般都会停止，等待运行。但这样也会造成资源浪费，所以使用指令预测，预测跳转指令后是什么指令，再执行。
另一种性能提升方法是超标量指令机。即便使用流水线，还是会有处理机资源空闲的情况。在取值过程中，ALU还是会闲置。
一次性执行多条指令就更好。这些指令频次都很高。
第四种提升性能方法是多核处理器。上述三种方法都是优化一条指令流，这种方法就是同时运行多条指令流。上述优化一条指令流的方法同样也也适应在这里。
- 早期编程方式，编程语言？
早期使用打孔纸带，插线板，插线板集成后的开关编程。这些方式直接编制二进制0和1代码让计算机运行。
对二进制机器代码抽象后产生LOAD A 30这样的汇编指令。再对汇编指令抽象后产生高级编程语言。例如C，python，Java等。
- 现代编程
算法，数据结构，软件工程，之后的最大软件操作系统诞生。
操作系统也是一种软件，只是能够驱动硬件，并提供其它程序的运行环境。打开计算机后，第一个运行的就是操作系统。
操作系统最基本功能有处理机管理，内存管理，设备管理，文件管理。这些功能都是操作系统的内核。
- 存储器
有了操作系统，执行任务的程序外。这些程序的存储就是个问题。最开始使用打孔纸卡，打孔纸带存储。后来有磁芯存储器，磁带。
再到熟悉的硬盘，软盘，U盘，移动硬盘等。这些存储设备内部都是使用集成电路。
集成电路的制作过程。使用一个硅盘面。上面加氧化层，再加光刻胶，再加光掩膜。光照之下，没被光掩膜遮住的光刻胶会融化，露出氧化层。再使用一种化学物质洗掉光刻胶。
再使用另一种化学物质洗掉漏出的氧化层，到达硅表面。为了改变硅的导电性，一种掺杂的技术，填充被洗掉的氧化层。
使用几轮光刻，制作晶体管。多个晶体管组合构成逻辑门。组成集成电路。
- 文件，压缩
有了上述的存储器后，就能够存储很大的数据。这些数据高达万亿位。就是操作系统也能够当做文件存储在存储器上。
文件系统抽象了文件在磁盘的存储情况。也是操作系统的一个具体功能。
压缩就是减少文件的存储空间，达到相同空间存储更多文件的目的。常见的压缩方法有哈夫曼压缩。
采用哈夫曼树，到树根的距离代表了使用的频率。如果一个项目使用频繁，就靠近树根，这样二进制代码就相对短。反之，就相对比较长。
- 输入，输出
早期电传打印机，按下键盘后，信号通过电报线传到另一台打印机上，并在打印机的纸上输出。
阴极射线管，把电子发射到有磷光体的屏幕上。电子是带点粒子，路径由磁场控制。两种显示方式，用很多小线段绘制图形，甚至文字。
矢量扫描，电子只发光一会，重复的足够快，可以显示出图形。
光栅扫描，按固定路径，一行一行来，只在特定的点打开电子束，以此绘制图形。
像素，屏幕上显示清晰的点。使用字符生成器（第一代显卡），从内存读出每个字符的二进制代码，显示在屏幕。
显示任意的形状，使用CRT“矢量模式”，使用矢量指令显示各种形状。矢量指令和字符集一样都存储在内存中，所以程序可以改变。
sketchpad第一个图形程序，有线连着电脑的触控笔，笔尖用光线传感器，检测显示器的刷新，判断刷新时间，电脑判断笔的位置。有了光笔和按钮电脑就可以做出各种图形。
内存“帧缓冲区”的各种像素数据可以显示图形。
3D图形显示。扫描线填充，抗锯齿，光照，纹理化这些技术渲染图形。
- 计算机网络，网络安全，密码学
网络安全三个特性。保密性，有权限的用户使用数据。完整性，有权限的用户修改数据。可用性，有权限的用户随时访问数据。
使用身份验证，访问控制。确定你是谁？你能访问什么？
身份验证包括，你知道什么？你有什么？你是谁？这三种验证。
身份验证之后，需要确定用户能访问什么数据。使用三种访问控制方式，绝密，机密，公开。只能向下读，向上写。
凯撒加密，英格玛，AES都是对称加密。RSA是非对称加密。
访问一个服务器，验证服务器的密钥，建立临时密钥，使用对称加密保证通信。
- 机器学习，人工智能，计算机视觉，自然语言处理，计算机未来
机器学习算法，决策树，支持向量机都源于统计学。
人工神经网络不来自于统计学，加权，求和，偏置，激活函数是每个神经元的基本过程，有许多隐藏层，每一层的神经元都要执行上述过程，这就成为深度学习。
把核应用于像素块，这种操作就是“卷积”。两个边缘增强的核叫“prewitt算子”。
给每个神经元二维数组当做权重来计算，第一层得出是图形的某个特征，层层递进，最后识别出一个完整的图形。这种算法叫做卷积神经网络。
计算机能听懂人类语言，就是自然语言处理过程。使用短语结构规则，来分析人类语言。深度神经网络处理自然语言。
VR，AR，无人驾驶，无人机，可穿戴设备，服务型机器人，新服务连接人们，新硬件神经网络，3D图形，无处不在的虚拟助手。
加密货币，无线通讯，3D打印，生物信息学，量子计算。