許多程序員對使程序運行的底層技術並不熟悉。但是，如果希望程序運行良好，而不是充滿了難以發現的bug，就要關心代碼是如何正常運行的。誰都不希望自己因為代碼安全問題而成為新聞的主角。網上有很多技術細節，但都沒有整理或收集到一個方便的地方。在本書中，資深工程師Jonathan E. Steinhart深入探討了計算機背後的基礎概念，比如計算機硬件，軟件在硬件上的行為，以及隨著時間的推移，人們如何解決問題等主題。你將學到：- 現實世界是如何轉換成計算機能理解的形式的，比如位、邏輯、數字、文本和顏色。- 等

●譯者序
前言
致謝
作者簡介
審校者簡介
引言
第1章 計算機的內部語言
1.1 什麼是語言
1.2 書面語言
1.3 比特
1.4 邏輯運算
1.4.1 布爾代數
1.4.2 德摩根定律
1.5 用比特表示整數
1.5.1 表示正數
1.5.2 二進制加法
1.5.3 表示負數
1.6 表示實數
1.6.1 定點表示法
1.6.2 浮點表示法
1.6.3 IEEE浮點標準
1.7 二進制編碼的十進制繫統
1.8 處理二進制數的簡單方法
1.8.1 八進制表示法
1.8.2 十六進制表示法
1.8.3 表示語境
1.9 命名位組
1.10 表示文本
1.10.1 ASCII
1.10.2 其他標準的演變
1.10.3 UTF-8
1.11 用字符表示數字
1.11.1 可打印字符引用編碼
1.11.2 Base64編碼
1.11.3 URL編碼
1.12 表示顏色
1.12.1 增加透明度
1.12.2 編碼顏色
1.13 本章小結
第2章 組合邏輯
2.1 數字計算機的案例
2.1.1 模擬和數字之間的區別
2.1.2 為什麼尺寸對硬件很重要
2.1.3 數字使設備更加穩定
2.1.4 模擬世界中的數字
2.1.5 為什麼使用位而不是數字
2.2 電學的簡單入門
2.2.1 用管道理解電
2.2.2 電源開關
2.3 為位構建硬件
2.3.1 繼電器
2.3.2 真空管
2.3.3 晶體管
2.3.4 集成電路
2.4 邏輯門
2.4.1 利用遲滯現像提高抗噪聲能力
2.4.2 差分信號
2.4.3 傳播延遲
2.4.4 輸出的變化
2.5 構建更復雜的電路
2.5.1 制作加法器
2.5.2 制作解碼器
2.5.3 制作多路輸出選擇器
2.5.4 制作選擇器
2.6 本章小結
第3章 時序邏輯
3.1 表示時間
3.1.1 振蕩器
3.1.2 時鐘
3.1.3 鎖存器
3.1.4 鎖存器組成的門電路
3.1.5 觸發器
3.1.6 計數器
3.1.7 寄存器
3.2 內存組織和尋址
3.2.1 隨機存取存儲器
3.2.2 隻讀存儲器
3.3 塊設備
3.4 閃存和固態磁盤驅動器
3.5 檢錯和糾錯
3.6 硬件和軟件
3.7 本章小結
第4章 計算機剖析
4.1 內存
4.2 輸入輸出
4.3 中央處理器
4.3.1 算術
4.3.2 移位寄存器
4.3.3
4.4 指令集
4.4.1 指令
4.4.2 尋址方式
4.4.3 條件碼指令
4.4.4 分支
4.4.5 最終指令集
4.5 最終設計
4.5.1 指令寄存器
4.5.2 數據通路和控制信號
4.5.3 流量控制
4.6 RISC和CISC指令集
4.7 圖形
4.8 本章小結
第5章 計算機架構
5.1 基素
5.1.1 處理器核心
5.1.2 微處理器和微型計算機
5.2 過程、子程序和函數
5.3 堆棧
5.4 中斷
5.5 相對尋址
5.6 內存
5.7 虛擬內存
5.8 繫統和用戶空間
5.9 存儲器層次和性能
5.10 協處理器
5.11 在內存中排列數據
5.12 運行程序
5.13 內存功耗
5.14 本章小結
第6章 通信故障
6.1 低電平I/O
6.1.1 I/O端口
6.1.2 按下按鈕
6.1.3 讓燈光亮起
6.1.4 燈光，動作……
6.1.5 奇思妙想
6.1.6 2n種灰色
6.1.7 正交
6.1.8 並行通信
6.1.9 串行通信
6.1.10 捕捉一個波
6.1.11 通用串行總線
6.2 網絡
6.2.1 現代局域網
6.2.2 因特網
6.3 數字世界中的模擬
6.3.1 數模轉換
6.3.2 模數轉換
6.3.3 數字音頻
6.3.4 數字圖像
6.3.5 視頻
6.4 人機界面設備
6.4.1 終端
6.4.2 圖形終端
6.4.3 矢量圖
6.4.4 光柵圖
6.4.5 鍵盤和鼠標
6.5 本章小結
第7章 組織數據
7.1 原始數據類型
7.2 數組
7.3 位圖
7.4 字符串
7.5 復合數據類型
7.6 單鏈表
7.7 動態內存分配
7.8 更有效的內存分配
7.9 垃圾收集
7.10 雙鏈表
7.11 層次數據結構
7.12 塊存儲
7.13 數據庫
7.14 索引
7.15 移動數據
7.16 矢量I/O
7.17 面向對像存在的問題
7.18 排序
7.19 哈希算法
7.20 效率與性能
7.21 本章小結
第8章 語言處理
8.1 彙編語言
8.2 高級語言
8.3 結構化程序設計
8.4 詞法分析
8.4.1 狀態機
8.4.2 正則表達式
8.5 從單詞到句子
8.6 每日語言俱樂部
8.7 語法樹
8.8 解釋器
8.9 編譯器
8.10 優化
8.11 小心硬件
8.12 本章小結
第9章 Web瀏覽器
9.1 標記語言
9.2 統一資源定位符
9.3 HTML文檔
9.4 文檔對像模型
9.4.1 樹結構解析
9.4.2 文檔對像模型解釋
9.5 串聯樣式表
9.6 XML和它的朋友們
9.7 JavaScript
9.8 jQuery
9.9 SVG
9.10 HTML5
9.11 JSON
9.12 本章小結
第10章 應用程序和繫統程序設計
10.1 猜動物程序版本1：HTML和JavaScript
10.1.1 應用程序級框架
10.1.2 Web頁面主體
10.1.3 JavaScript程序
10.1.4 CSS
10.2 猜動物程序版本2：C語言
10.2.1 終端和命令行
10.2.2 構建程序
10.2.3 終端和設備驅動程序
10.2.4 上下文切換
10.2.5 標準I/O
10.2.6 循環緩衝區
10.2.7 通過合適的抽像實現更好的代碼
10.2.8 一些技術細節
10.2.9 緩衝區溢出
10.2.10 C語言程序
10.2.11 訓練
10.3 本章小結
第11章 捷徑和近似法
11.1 表格查找
11.1.1 轉換
11.1.2 紋理映射
11.1.3 字符分類
11.2 整數方法
11.2.1 直線
11.2.2 曲線
11.2.3 多項式
11.3 遞歸細分
11.3.1 螺旋線
11.3.2 構造幾何學
11.3.3 移位和屏蔽
11.4 更多地回避數學運算
11.4.1 冪級數近似
11.4.2 CORDIC算法
11.5 隨機事物
11.5.1 空間填充曲線
11.5.2 L繫統
11.5.3 隨機
11.5.4 量化
11.6 本章小結
第12章 死鎖和競態條件
12.1 競態條件是什麼
12.2 共享資源
12.3 進程和線程
12.4 鎖
12.4.1 事務和粒度
12.4.2 等待鎖
12.4.3 死鎖
12.4.4 短期鎖的實現
12.4.5 長期鎖的實現
12.5 瀏覽器JavaScript
12.6 異步函數和承諾
12.7 本章小結
第13章 安全性
13.1 安全和隱私概述
13.1.1 威脅模型
13.1.2 信任
13.1.3 物理安全
13.1.4 通信安全
13.1.5 現代社會
13.1數據和監控
13.1.7 社會背景
13.1.8 身份驗證與授權
13.2 密碼學
13.2.1 隱寫術
13.2.2 替代密碼
13.2.3 換位密碼
13.2.4 更復雜的密碼
13.2.5 一次一密
13.2.6 密鑰交換問題
13.2.7 公鑰密碼
13.2.8 前向加密
13.2.9 加密哈希函數
13.2.10 數字簽名
13.2.11 公鑰基礎設施
13.2.12 區塊鏈
13.2.13 密碼管理
13.3 軟件衛生
13.3.1 保護好正確的東西
13.3.2 仔細檢查你的邏輯
13.3.3 檢查錯誤
13.3.4 最小化攻擊面
13.3.5 待在界內
13.3.6 生成合適的隨機數是有難度的
13.3.7 了解代碼
13.3.8 特別聰明是你的敵人
13.3.9 明白什麼是可見的
13.3.10 不要過度收集
13.3.11 不要一直存儲
13.3.12 動態內存分配不是你的朋友
13.3.13 內存垃圾回收也不是你的朋友
13.3.14 數據作為代碼
13.4 本章小結
第14章 機器智能
14.1 概述
14.2 機器學習
14.2.1 貝葉斯
14.2.2 高斯
14.2.3 索貝爾
14.2.4 Canny
14.2.5 特征提取
14.2.6 神經網絡
14.2.7 使用機器學習數據
14.3 人工智能
14.4 大數據
14.5 本章小結
第15章 現實世界的考慮
15.1 價值主張
15.2 來龍去脈
15.2.1 短暫的歷史
15.2.2 開源軟件
15.2.3 創意共享
15.2.4 可移植性的興起
15.2.5 軟件包管理
15.2.6 容器
15.2.7 Java
15.2.8 Node.js
15.2.9 雲計算
15.2.10 虛擬機
15.2.11 便攜式設備
15.3 編程環境
15.3.1 你有工作經驗嗎
15.3.2 學會估計
15.3.3 調度項目
15.3.4 決策
15.3.5 與不同個性的人一起工作
15.3.6 了解職場文化
15.3.7 做出明智的選擇
15.4 開發方法
15.5 項目設計
15.5.1 把想法寫下來
15.5.2 快速原型發展法
15.5.3 接口設計
15.5.4 重用代碼或編寫自己的代碼
15.6 項目開發
15.6.1 談話
15.6.2 成年人與計算機的關繫
15.6.3 終端和腳本
15.6.4 文本編輯器
15.6.5 可移植的代碼
15.6.6 源控制
15.6.7 測試
15.6.8 bug報告和跟蹤
15.6.9 重構
15.6.10 維護
15.7 與時俱進
15.8 修復，不要再創造
15.9 本章小結

本書分為三部分。第一部分探討了計算機硬件，包括內部語言、組合邏輯、順序邏輯、組成原理、繫統結構、通信接口等。第二部分研究了在硬件上運行的軟件的行為和表現。第三部分涉及編程的藝術--與他人合作寫出好的程序。