现在的时间是 2021-12-31 22:36:18，我坐在电脑前，面前是一杯清茶，耳机里是单曲循环了一天的 《傀儡謡_陽炎は黄泉に待たむと》，这首歌如下：

喜欢这首歌主要还是太鼓的节奏太好听了，放假有空我也想写写这种独特的切分节奏。但是小日本的阴间小二度，让人很不舒服。不过让我怀疑的是，是不是因为旋律和和声的阴间，导致节奏异常的积极，就像是一颗跳动的心脏，喷涌着的鲜血流进身体的每一丝毛细血管，让人来不及呼吸。

哦，抱歉，这是年终总结，不是音乐分析，这一年过得很丰满，也很匆忙，我应该是跳出了一个怪圈，也可能又跳入了一个怪圈。

关于计算机

一个 8 位二进制 CPU

从去年考完试，我就开始录视频了，成为了一个 B 站的 UP 主，一开始是考研群里，有个朋友想要知道 CPU 的运行方式，我觉得以前做的 CPU 是一个激动人心的事情，特别是数据传送指令完美的实现的那一刻，还有最后条件转移指令的实现。于是，我把自己的制作过程录了下来，并且在之前实现的基础上做了一些改进。尽可能让不同的人能够听懂，最后的结果如下：

做这个视频对我最大的挑战在于，需要向别人解释自己做的是什么，而且我还不知道对方是谁，虽然看起来好像很自然，但是我需要模拟出对方的知识背景，将可能不知道的概念术语完整的解释一遍。在此过程中我学到了很多重要的经验，包括了视频的录制，剪辑，说话声音的处理，之前虽然处理过 Vocal，但是说话和唱歌还是完全不同的两个概念。

这个 CPU 主要解决了我之前对寄存器这种底层硬件的理解，给了我一个心理的表征，也就是说当有人描述起 CPU 时，我心里不再假想出的一个石头疙瘩，而是活生生的在时钟信号的控制下，不停跳变的一个个触发器。

但是还是有一个问题没有解决，这个问题是操作系统的基础，那就是外中断，希望以后有机会也实现一下外中断吧，这里简单写一下外中断的实现思路吧：

• 首先需要实现中断控制器，这是一个单独的芯片，需要接受外部硬件传递来的信号
• 当中断控制器接收到信号之后，根据中断优先级仲裁，将 CPU INTR 管脚置为 1
• CPU 在执行完一条指令后，进入中断流程：
  • 若 中断标志(IF) 为 0，则结束
  • 若 中断有效(INTR) 为 0，则结束
  • 否则 CPU 读取中断控制器中的寄存器，得到中断号
  • 然后调用中断号对应的中断处理程序

以上还有一些被忽略的细节，不过在后面实现完操作系统后，应该很容易补充。

在最初实现 CPU 时，主要是看了《编码》^[1] 这本书，以及 《穿越计算机的迷雾》 ^[2]，最后在 Build an 8-bit computer from scratch ^[3] 的启发下实现了整个 CPU，这里重要的区别在于，使用了 LogicCircuit 软件来模拟数字电路，使得有电脑的人就可以参与到其中，如果用硬件面包板来实现的话，那么应该会劝退很多人，即使内容一样简单，最大的问题还是我自己也没有相关的实验设备。

x86 汇编语言

实现完 CPU 的我，开始飘了，感觉无所不能，想干啥都能成，于是想着实现一个可以跑在实体机器上的操作系统，于是找了一些书籍，最后还是实现了操作系统，不过有一些比较恶心的 bug 没法解决，但总之最后是学会了 x86 汇编语言，于是录了用于实现操作系统的汇编语言基础，内容入下：

其中主要介绍了 PC 机的启动流程，以及 ELF 文件和 gcc 编译时 从 C 语言到汇编的一些细节。其中挖了不少的坑🕳，需要在操作系统的时候填上。

当然，在录这个视频的时候，也学到了不少东西，做一个东西的时候，可能不需要知道具体的实现和原理，但是要想将一个东西讲出来，而且还需要让对方听懂，是一件极不容易的事情，于是我经常模拟出另一个人，如果不会怎么办，有没有更简单的解释方法。还有就是这样会对概念的理解更加的深入，因为实现其实是不需要原理的，能跑就行，但是解释不仅需要能跑，还需要原理。所以学到了很对底层硬件的东西。是一个挺不容易的事情。

操作系统

自从 x86 汇编语言之后，我就开始上学了，空闲时间也不多，其中绝大多数时间在研究数学的推理和证明，我数学能力挺差的，所以很多时候都是在补基础。

于是操作系统具体的实现和分享就整体搁置了，不过在刚开始的那几天，我还是复现了《Linux内核完全注释》^[4] 中 Linux 0.11 的整个代码，希望在年前能够实现吧。

机器学习

这是一个比较大的话题，学会了一些基础的神经网络的实现，分别用全连接网络和卷积神经网络，做了 Mnist 数据集的分类器，以及使用生成对抗网络 (Generative Adversarial Netowrk, GAN) 做了 Celeba 数据集的生成，我自己的电脑显卡比较垃圾，训练时间比较长，效果也不好，batch-size 只能设置为 1，就比较离谱。

以上内容主要来自于 《Pytorch 生成对抗神经网络》 ^[6] 这本书，如果你看到了这里，那么希望对你有用。

另外还学到了一些强化学习，知识表示的内容，还没有来得及实践。

最大的收获应该是上了沈华伟老师的课，除了计算机的算法以外，还启发了一些人生哲学。

比如，如果把人生比喻成某种寻找最优解的过程，假设这个过程是找到人生的最大值点，那么这个时候就可以利用梯度下降的方法来找到这个点，可是关于人生的函数可能不是线性的，意味着这是个抽象函数，很可能不可导，那么就有了粒子群算法，在自己周围找到比自己好的全局最优解，然后记录自己的最优解，然后就可以找到一个伪梯度，以此来进行人生的优化。所以，能够看到比自己优秀的人，很重要！

再比如，人生还是寻找某个最优解，只不过变成了 探索(Exploration) 和 挖掘(Exploitation) 的过程，而最优解就是挖到尽可能多的矿，那么这个最优解会时探索和挖掘之间的 纳什均衡。人生是一片广阔的天地，需要自己根据理论探索矿藏，矿藏有可能是别人已经挖过的，那么自己找到可能还能跳到坑里再挖一挖，说不定就能挖出点什么，但是别人已经挖过的矿即使是有那么成色也大概率不会太好。就需要自己继续探索，如果放弃当前的矿坑，那么也有可能什么也探索不到，亦或是探索到了矿，但是自己没能力挖出来。但总之挖与不挖，这是个问题。一个比较好的算法是，初期尽可能的对全局进行探索，找到每一个矿坑，然后择优挖掘。但如果全局是个无穷大的区域，这时候也许就要用到某种局部搜索算法，以达到最优值，比如爬山法，或者模拟退火算法。

关于英语

也一直在用 words ^[5] 记单词，目前的单词量是 23864；这里是 2021 年记得部分单词 英语单词 2021 只是做了一下简单的记录，不过也不是所有单词都能运用自如，但总比不记要强吧，这是一个机械而单调的过程。

遇到了一个比较 Nice 的英语老师，给了我一些句子结构上的启发，习惯性将长句子拆分成短句子，而我自己的英语语法一塌糊涂，属于信息量为零，也是一个关键性的突破。

关于读书

读书是一个特别有效的知识获取的方式，于是这一年读了好多书，不过基本上处于读了就忘的境地，但是想起来总比什么都不干要强得多，所以还是读了一些书：

我的书单 2021

一个比较重要的就是读完了五大名著：

• 《西游记》
• 《三国演义》
• 《红楼梦》
• 《金瓶梅》
• 《水浒传》

如果非要选一本最好的书的话，那就选 《四世同堂》。

关于音乐

五月份的时候，看了西游记，特别是女儿国那一集，惊叹于女王的美丽，翻唱了一下《女儿情》，音乐做的异常简单，直到七月份，想起来也算是自己的作品，就放到了网易云，内容如下：

悄悄问圣僧，女儿美不美。

到学校选修了《音乐基础修养》，音乐老师也很 Nice，颜值天花板，在视唱练耳方面给了我一些启发。使我意识到了自己之前的错误，然后自然的纠正了一些我自己以前不太规范的地方，于是我很容易的通过了 EarMaster Pro 对于 音程分辨 和 节奏视唱 两部分的测试，基于强化学习对生活哲学的改变，相信不久的将来，和声听辨的部分，也可以顺利完成。

音乐老师在课上放了《昆曲六百年》的纪录片，我觉得里面的主题特别好听，于是就自己用钢琴和小提琴重新 remix 了一下。

除此以外，对于音乐的理解还有一些与众不同的地方，那就是对泛音的理解，泛音是整个音乐的基础，特别是和声学的基础。通过阅读 《Music, Cognition, and Computerized Sound》 ^[7]，理解了一些概念，比如混响，共鸣，还有就是音色的理解，以及由于加上和弦听辨的理解，对于音乐整体的理解也多了更进了一步，其中一个典型的内容就是：

一些吹管乐器（如管风琴，单簧管）只能产生奇数倍基音的泛音；

除了音乐基础的理解外，对于计算机音乐的理解也好了一点，最关键的就是 MIDI 流的处理，现在可以自然的在不同的音乐软件之间使用 MIDI 流来通信，最关键的是借助了 LoopMIDI ^[8] 这个软件，具体的使用细节就不说了。

除此以外还发现了好几本书记录如下：

• Victor Lazzarini - Computer Music Instruments: Foundations, Design and Development
• Victor Lazzarini - Computer Music Instruments II
• J. Peter Burkholder & Donald Jay Grout & Claude V. Palisca - A History of Western Music
• [美] 布鲁斯·本沃德 & 芭芭拉·加维·杰克逊 & 布鲁斯·R·杰克逊 - 认识乐理
• [美] 斯蒂凡·库斯特卡 & 多萝茜·佩恩 - 调性和声及20世纪音乐概述
• [美] 罗杰·凯密恩 & Roger Kamien - 听音乐（全彩插图第11版）

希望有限的将来可以读完这些书吧。

另外，自 2019 年开始练习 《哈农》，现在已经练到了第 52 条。

I’m a slow learner, it’s true, but I learn.

展望 2022

先立一下 flag，希望能够：

1. 完成操作系统；
2. 练完 《哈农》；
3. 学习 《信号与系统》；
4. 学习 《抽象代数》；
5. 其他的想到了再补…

参考文献

1. https://book.douban.com/subject/4822685/
2. https://book.douban.com/subject/5432475/
3. https://eater.net/8bit
4. https://book.douban.com/subject/1231236/
5. https://github.com/StevenBaby/words
6. https://book.douban.com/subject/35265195/
7. https://book.douban.com/subject/1935213/
8. http://www.tobias-erichsen.de/software/loopmidi.html