第三卷第四章灰晨带女儿读懂Regional Assembly Language故事
谭灰晨端着洗过的碗，像捧着个宝贝似的，进了厨房。他眼角一瞥，看见范舒坐在那儿看电视，便凑上去搭话：“哎，舒妹子，你在这儿瞅啥哩？”
范舒连头都没回，眼睛还盯着电视，说道：“我这不正在看那个‘舌尖上的番薯粥’嘛，寻思着这粥里还能添点啥玩意儿进去。”
谭灰晨听了这话，哈哈一笑，从旁边拿起一杯大麦茶，递给了范舒。他斜靠在范舒的肩膀上，宠溺地说道：“你先看会儿吧，咱家那俩小猴子还等着我去给他们讲编程语言的故事呢。我给他们说完了就过来，咱俩一起看电视。”
谭灰晨说完这话，转身进了房间。一推开门，就看见儿子落灰和女儿胖粒坐在床上，正翻着书看呢。两个小家伙一看见爸爸，脸上立马露出了开心的笑容。
落灰先从床上一个翻身跳了下来，跑到爸爸身边，指着书上的“regional assembly language (1951)”问道：“爸爸，为啥会有这种叫做‘regional assembly language’的东西？我咋从来没听说过呢？”
谭灰晨看着儿子那好奇的眼神，忍不住笑了起来。他拍了拍落灰的肩膀，说道：“儿子，你问的问题真是有趣极了。
regional assembly language（区域汇编语言）是1951年出现的一种编程语言。
汇编语言（assembly language）是一种低级语言，与特定的硬件体系结构密切相关。它使用助记符（mnemonic）来代替二进制指令，使得程序员更易于理解和编写底层指令。汇编语言是对机器语言的文本化表示，每条汇编语句都对应一条机器指令。通过汇编器（assembler），可以将汇编代码转换为机器码，从而实现程序的运行。落灰好奇的问道：“爸爸什么是助记符，他有什么用，谁发明的，他长什么样？”
谭灰晨看着儿子落灰那充满好奇的眼神，笑着解释道：“助记符，就是那些容易记忆和识别的符号，它们用来代替机器语言中的二进制指令。你可以把它们想象成一种‘翻译’，帮助人类更轻松地与计算机沟通。这样，我们就不用记住复杂的二进制代码，而可以用这些助记符写出指令，然后让汇编器把它们翻译成计算机能理解的二进制语言。”
“助记符和汇编语言，这可以追溯到计算机科学的早期。在1951年，一种被称为‘区域汇编语言’（regional assembly language）的编程语言出现了。它是最早的汇编语言之一，设计初衷是为了让程序员能够更容易地编写和调试程序。虽然我们现在很难确定具体是谁发明了助记符和汇编语言，但我们可以肯定的是，他们的出现极大地推动了计算机科学的发展。”
“至于助记符长什么样，这取决于具体的汇编语言和硬件体系结构。但通常，它们都是一些简洁的英文字符串，比如‘mov’表示移动数据，‘add’表示加法运算等。这些助记符都是根据它们的功能来命名的，所以一旦你熟悉了它们，就能很快地理解并编写出各种复杂的指令。”
谭灰晨说完，看着落灰若有所思的样子，继续说道：“&34;regional assembly language&34;（区域汇编语言）这个词的构成和由来可以从其组成部分进行解析。
首先，“regional”这个词源自晚期拉丁语“regionalis”，意为“属于某个地区或省份的”。它最初用于描述特定地区或国家的事物，后来也可以表示“世界的一部分”或“城市周围的乡村地区”。
然后，“assembly language”是“汇编语言”的意思。汇编语言是一种低级编程语言，它使用助记符（mnemonic）来代表机器语言中的操作码，使得程序员可以用更易理解的方式编写程序。汇编语言介于高级语言（如c、python等）和机器语言之间，它需要被汇编器（assembler）转换成机器语言才能在计算机上运行。
谭灰晨看着女儿胖粒和儿子落灰他们吃着糖果可爱的模样笑着说因此，“regional assembly language”可能是指一种特定于某个地区或国家的汇编语言，或者是指用于描述特定区域硬件或软件系统的汇编语言。这个词的具体含义可能因上下文而异，但基本上，它是由描述地区性的“regional”和描述编程语言的“assembly language”两部分组成的。”
“而ral就是为了解决这个问题而诞生的，它是一种中间层语言，介于机器语言和高级语言之间。程序员可以使用ral编写与特定地区或计算机架构相关的代码，然后这些代码会被转换成机器语言，再由计算机执行。这样，程序员就可以在不同的计算机架构上编写和运行程序，而不必为每种硬件编写不同的代码。
“当然，随着计算机技术的发展，高级编程语言逐渐取代了ral的地位，使得程序员可以更高效地编写代码，而无需关注底层硬件的细节。所以，你现在可能听不到ral这个名字了，但在计算机发展的历史上，它确实扮演了非常重要的角色。”
谭灰晨解释完后，落灰似乎对这个问题有了更深的理解，他点了点头，然后又问了一个关于软件工程的问题：“爸爸，那什么是软件工程呢？它和编程语言有什么关系？”
谭灰晨微笑着，开始解释软件工程的概念：“软件工程是一种将系统化、规范化和量化的方法应用于软件开发、运行和维护的过程。它旨在提高软件的质量、降低开发成本、提高开发效率，并满足用户的需求。
“简单来说，软件工程就是将软件开发过程进行管理和控制，确保软件的开发过程是有序的、可控的，并且能够产生高质量的软件产品。而编程语言则是实现软件功能的重要工具，它提供了编写软件代码的基础。
“在软件工程中，我们需要选择合适的编程语言来实现软件的功能，同时还需要考虑软件的可读性、可维护性、可扩展性等因素。所以，编程语言和软件工程是密不可分的，它们共同构成了软件开发的基础。”
谭灰晨解释完软件工程的概念后，女儿胖粒也走了过来，她对计算机网络产生了浓厚的兴趣：“爸爸，我一直很好奇，什么是计算机网络？它和我们生活有什么关系？”
谭灰晨摸了摸胖粒的头，开始解释计算机网络的重要性：“计算机网络是指将多台计算机或设备连接起来，通过数据链路进行通信和资源共享的系统。简单来说，计算机网络就是把计算机和设备连接在一起，让它们可以互相交换信息和共享资源。
“在我们日常生活中，计算机网络的应用非常广泛。比如，我们可以通过互联网浏览新闻、观看视频、进行网购；在学校或公司里，我们可以通过局域网共享文件、打印机等设备；在远程办公或学习时，我们可以通过vpn等技术连接到公司内部网络或学校的教育资源。
落灰疑惑的问道：“爸爸期的计算机硬件和操作系统长得什么样的呢？”
谭灰晨，深知计算机硬件和操作系统的发展历程对于理解“regional assembly language”这个词的重要性。他轻轻放下手中的工作，耐心地转向儿女，准备给他们一个深入浅出的解答。
“孩子们，要理解‘regional assembly language’这个词，首先得知道计算机硬件和操作系统的基础知识。”谭灰晨开始解释，“在计算机科学中，汇编语言是一种低级编程语言，它直接与计算机的硬件打交道，比如cpu、内存等。而‘regional’一词可能指的是这种汇编语言与某个特定地区或国家的计算机硬件和操作系统有关。”
“那么，早期的计算机硬件和操作系统是什么样的呢？”落灰好奇地追问。
谭灰晨微笑着说：“早期的计算机硬件和现在的相差很大。以ibm的pc机为例，它使用的是intel的x86架构cpu，内存和硬盘的容量都非常有限。操作系统方面，dos是当时的主流操作系统，它提供了一些基本的命令行功能，但界面相对简单。”
“那都有哪些配件呢？”胖粒也好奇地插嘴。
谭灰晨看着女儿说：“除了cpu、内存和硬盘，还有显卡、声卡、网卡等。显卡负责处理图形显示，声卡负责声音处理，而网卡则负责网络连接。”谭灰晨耐心地解释，“这些配件共同协作，才能让计算机运行起来。”
落灰说道“爸爸啊哈，我这聪明的小脑瓜，终于开窍了！”落灰那双眼珠子就像两颗被擦亮的铜铃，闪闪发光，“所以啊，‘regional assembly language’这玩意儿，说不定就是给某个地儿或者国度的特殊硬件和操作系统量身定做的汇编语言，没错没错！”
谭灰晨那张老脸笑成了一朵花，点头如捣蒜。
这时候，胖粒这小伙子也凑热闹来了，他一边跳绳，一边嚷嚷：“爹啊，那你快说说，那啥是cpu、内存啊？”
“哎呀，你这小家伙，问题还真不少！”谭灰晨乐了，“cpu啊，就像咱们村里的大脑袋，负责思考和发号施令；内存呢，就像咱们村里的粮仓，用来存放临时的东西。这么说，你明白了吗？”
胖粒挠了挠头，嘻嘻一笑：“哦，我晓得了，cpu是大脑袋，内存是粮仓！”
“哈哈，对头对头！”谭灰晨大笑起来，“咱们家里人，真是越来越有学问了！”
胖粒疑惑的问道：“爸爸什么是cpu？。”
谭灰晨看着女儿说：“cpu，全称为中央处理器，是计算机的核心部件。它主要由数以亿计的晶体管组成，这些晶体管以极其复杂的方式连接在一起，形成一个能够执行各种运算和指令的微型城市。cpu的工作原理可以简化为取指、译码、执行和写回四个步骤。从内存中获取指令，然后解码指令，接着执行指令完成相应的操作，最后将结果写回到内存中。”
胖粒摸了摸自己的脑袋似懂非懂的着头。
谭灰晨看了看胖粒继续说道：“cpu的起源可以追溯到20世纪70年代初，当时美国intel公司的工程师费金和霍夫发明了第一款微处理器4004，它只有2300个晶体管，但已经能够完成一些基本的计算任务。随着技术的不断进步，cpu的性能和复杂度都在飞速提升，从最初的4位、8位，到现在的64位甚至更高。”
胖粒点了点头笑着说：“爸爸，intel公司的工程师费金和霍夫可真厉害啊，胖粒跳了一下，问道：“爸爸那什么是内存呢？”
谭灰晨笑着：“内存，或称为随机存取存储器（ram），是计算机用于暂时存储数据和指令的地方。当cpu需要执行某个指令时，它会首先从内存中获取这个指令及其相关数据，然后进行运算。内存的存取速度非常快，但数据在断电后会丢失。
内存的构成主要依赖于动态随机存取存储器（dram）技术。dram的核心是一个电容器，它可以存储电荷，从而表示0或1的数据。通过控制电容器的充放电，我们就可以实现数据的读写。
除了cpu和内存，计算机中还有许多其他的配件，如显卡、声卡、网卡等。显卡负责处理图形显示，使我们能够在屏幕上看到丰富多彩的画面。声卡负责声音处理，让我们能够听到计算机发出的声音。而网卡则负责网络连接，让我们能够与世界各地的计算机进行通信。
intel的logo就是一个由四个晶体管组成的简化版cpu图案。而在早期的计算机中，内存非常昂贵且容量有限。为了节省内存，程序员们经常需要绞尽脑汁地优化代码，减少内存的使用。有一次，一位程序员发现他的程序在运行时总是出现错误，最后他发现原来是因为他的代码中有一个变量名拼写错误，导致程序在访问这个变量时总是访问到了其他的位置，从而造成了错误。这个故事告诉我们，内存的管理和优化在计算机编程中是非常重要的。
胖粒放下手中的绳子走到灰晨身边拉着他的手边甩边问：“爸爸，晶体管，是什么样的？”
谭灰晨说：“这个等哥哥来咱们再聊吧！”
胖粒焦急的说：“外面起大风，打了几声小小声的雷声，虽然现在还没下雨但是妈妈说一会准会下雨，叫哥哥去楼下把晒着的被子拿上来，爸爸你先给我讲讲，哥哥回来了我们在讲一遍就好了。”
谭灰晨看着胖粒点了点头笑着说：“哈哈，胖粒，你的问题真是专业又有趣！好吧，让我们来一起探索这个神奇的晶体管的世界吧！
首先，晶体管是在20世纪40年代末被发明的，具体是1947年。那时候，科学家们正在寻找一种能够替代当时使用的真空管的新元件，因为真空管不仅体积大、功耗高，而且容易受到物理环境的影响。科学家们发现，某些半导体材料在受到电压作用时，电流可以通过它们，但在没有电压时，电流则无法通过。这个特性使得半导体成为制作电子开关的理想材料，也就是我们现在所说的晶体管。
晶体管的发明，可以说是现代电子技术的里程碑。它的出现，使得电子设备变得更小、更轻、更省电，同时也大大提高了电子设备的稳定性和可靠性。
那么，晶体管是怎么工作的呢？简单来说，晶体管就像一个开关。它有三个电极：基极、发射极和集电极。当我们在基极和发射极之间施加一个微小的电压时，晶体管就会被“打开”，允许电流从发射极流向集电极。而当我们停止施加电压时，晶体管就会“关闭”，电流就会停止流动。
晶体管的形状，通常是一个小型的圆柱体或者扁平的矩形。它的内部是由一种或多种半导体材料制成的。最常见的半导体材料是硅和锗。
至于晶体管他们是贝尔实验室的三位科学家：约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利。他们在1947年成功地制造出了第一个晶体管，并因此获得了1956年的诺贝尔物理学奖。
胖粒，你现在知道晶体管是怎么发明、怎么工作的了吧？它就像是电子世界的小精灵，虽然微小，但力量无穷。没有它，我们今天的电脑、手机、电视等电子设备可能都无法存在呢！”
灰晨说完，胖粒的眼睛已经亮得像两颗星星，胖粒听着爸爸的解释，她跳着绳，想了想又问道：“爸爸，cpu上有多少接口呢？”
谭灰晨看着女儿跳绳的身影，微笑着继续解释：“计算机上的cpu，全称中央处理器，是电子计算机的核心部件。它的内部有成千上万的晶体管，每个晶体管都像是电子世界的小士兵，执行着复杂的计算任务。这些晶体管并不是散乱无序的，而是按照严格的设计规则，像城市中的高楼大厦一样有序排列。
cpu上的接口，那可是个复杂而又精彩的世界。cpu与主板、内存、显卡等各个部件之间的连接，都依赖于这些接口。它们有的负责传输数据，有的负责供电，有的负责发出控制信号。接口的规格更是多种多样，比如有的接口采用金属触点连接，有的则采用插槽式设计。材质上，有的接口使用铜质导线，有的则使用金线，以确保信号的稳定和高速传输。
cpu的运算过程，可以说是电子世界的魔法。简单来说，当你打开一个程序或者执行一个操作时，cpu就会接收到相应的指令，然后开始忙碌地工作。它会告诉晶体管们该做什么，比如进行加法、减法、乘法或者逻辑判断等。这些晶体管们会按照cpu的指示，快速完成计算任务，然后把结果告诉其他部件。
就像你跳绳一样，虽然看起来简单，但背后却需要很多复杂的动作和协调。cpu也是这样，虽然我们看到的只是一个小小的芯片，但里面却蕴含着无数的智慧和精密的设计。
胖粒听着爸爸的解释，眼中闪烁着好奇她问到：爸爸，intel公司的工程师费金和霍夫是为什么样的人物呢？”
谭灰晨笑着点了点头，心想，我这女儿提的问题可真是深入骨髓啊！
“费金和霍夫，这两位可是intel公司的传奇人物。他们就像是电子世界的魔法师，一手缔造了我们现在所依赖的计算机处理器。你想知道他们的故事吗？那就让我带你走进这个精彩的电子世界吧！”谭灰晨笑着大声缓慢的说着。
“费金，全名罗伯特·诺伊斯，出生于美国爱荷华州的一个小镇。他在年轻时就对电子学产生了浓厚的兴趣，经常拆解家里的电器来研究。他的好奇心和求知欲，为他日后的发明创造奠定了坚实的基础。”
“而霍夫，全名戈登·摩尔，则是一个数学天才。他在加州伯克利大学攻读博士学位时，就开始了对半导体和集成电路的研究。他的研究成果为计算机处理器的制造开辟了新的道路。”
“这两位天才的相遇，可以说是历史的必然。他们在硅谷的一个小公司里相遇，共同开始了他们的创新之旅。他们发现，通过集成更多的晶体管到一个芯片上，可以让计算机的处理速度更快、更稳定。于是，他们开始夜以继日地研究，不断地挑战技术的极限。”
谭灰晨看了看门外吃着烤番薯的范舒继续说道“终于，在1971年，他们成功研制出了世界上第一款商用微处理器——intel 4004。这款处理器虽然只有2300个晶体管，但它却为计算机行业带来了巨大的变革。从此，计算机变得更加小巧、更加智能，人们的生活也因此发生了翻天覆地的变化。”
谭灰晨讲到这里，不禁感慨万分。