计算机组成原理课心法

计算机组成原理课心法

目前计算机相关的书实在是太多，并且几乎每天都有新的书籍推出，而很多书的质量实在是不咋地，更别提得上是圣经级别的书。

在武侠小说里面，也有很多武林秘籍，里面最牛逼的就是内功心法，拥有了扎实的内功基础，学什么武功都很快，编程亦是如此，这些可以提升内功的书籍称得上是圣经级别。

这些书我分为五大类。

1、计算机组成原理

2、计算机操作系统

3、计算机编译原理

4、数据结构与算法

5、计算机网络

一、计算机组成原理

计算机组成原理这门课很好地向我们阐述了计算机是如何工作的，妹子咨询电脑问题的时候，答案就藏在这门课程里面（大雾）。

二、计算机操作系统

操作系统真的可以说是 Super Man，它为了我们做了非常厉害的事情，以至于我们根本察觉不到，只有通过学习它，我们才能深刻体会到它的精妙之处，甚至会被计算机科学家设计思想所震撼，有些思想实际上也是可以应用于我们工作开发中。

操作系统比较重要的四大模块，分别是内存管理、进程管理、文件系统管理、输入设备管理。这是我学习操作系统的顺序，也是我推荐给大家的学习顺序，因为内存管理不仅是最重要、也是最难的模块，也是和其他模块关联性最大的模块，先把它搞定，后续的模块学起来我认为会相对轻松一些。

学习的过程中，你可能会遇到很多「虚拟」的概念，比如虚拟内存、虚拟文件系统，实际上它们的本质上都是一样的，都是向下屏蔽差异，向上提供统一的东西，以方便我们程序员使用。

还有，你也遇到过各种各样的调度算法，在这里你可以看到数据结构与算法的魅力，重要的是我们要理解为什么要提出那么多调度算法，你当然可以说是为了更快更有效率，但是因什么问题而因此引入新算法的这个过程，更是我们重点学习的地方。

你也会开始明白进程与线程最大的区别在于上下文切换过程中，线程不用切换虚拟内存，因为同一个进程内的线程都是共享虚拟内存空间的，线程就单这一点不用切换，就相比进程上下文切换的性能开销减少了很多。由于虚拟内存与物理内存的映射关系需要查询页表，页表的查询是很慢的过程，因此会把常用的地址映射关系缓存在 TLB 里的，这样便可以提高页表的查询速度，如果发生了进程切换，那 TLB 缓存的地址映射关系就会失效，缓存失效就意味着命中率降低，于是虚拟地址转为物理地址这一过程就会很慢。

你也开始不会傻傻地认为 read 或 write 之后数据就直接写到硬盘了，更不会觉得多次操作 read 或 write 方法性能会很低，因为你发现操作系统会有个「磁盘高速缓冲区」，它已经帮我们做了缓存的工作，它会预读数据、缓存最近访问的数据，以及使用 I/O 调度算法来合并和排队磁盘调度 I/O，这些都是为了减少操作系统对磁盘的访问频率。

……

还有太多太多了，我在这里就不赘述了，剩下的就交给你们在学习操作系统的途中去探索和发现了。

还有一点需要注意，学操作系统的时候，不要误以为它是在说 Linux 操作系统，这也是我初学的时候犯的一个错误，操作系统是集合大多数操作系统实现的思想，根据实际情况具体实现的 Linux 操作系统多少都会有点差别，如果要想 Linux 操作系统的具体实现方式，可以选择看 Linux 内核相关的资料，但是在这之前你先掌握了操作系统的基本知识，这样学起来才能事半功倍。

入门系列

对于没学过操作系统的小白，我建议学的时候，不要直接闷头看书。相信我，你不用几分钟就会打退堂鼓，然后就把厚厚的书拿去垫显示器了，从此再无后续，毕竟直接看书太特别的枯燥了，当然不如用来垫显示器玩游戏来着香。

B 关于操作系统课程资源很多，我在里面也看了不同老师讲的课程，觉得比较好的入门级课程是《操作系统 - 清华大学》，该课程由清华大学马士兵授课，虽然我们上不了清华大学，但是至少我们可以在网上选择听清华大学的课程嘛。课程授课的顺序，就如我前面推荐的学习顺序：「内存管理 -> 进程管理 -> 文件系统管理 -> 输入输出设备管理」。

B 站清华大学操作系统视频地址：

该清华大学的视频教学搭配的书应该是《现代操作系统》，你可以视频和书籍两者结合一起学，比如看完视频的内存管理，然后就看书上对应的章节，这样相比直接啃书相对会比较好。

深入学习系列

《现代操作系统》这本书我感觉缺少比较多细节，说得还是比较笼统，而且书也好无聊。

推荐一个说得更细的操作系统书 —— 《操作系统导论》，这本书不仅告诉你 What，还会告诉你 How，书的内容都是循序渐进，层层递进的，阅读起来还是觉得挺有意思的，这本书的内存管理和并发这两个部分说的很棒，这本书的中文版本我也没找到资源，不过微信读书可以免费看这本书。

当然，少不了这本被称为神书的《深入理解计算机系统》，豆瓣评分高达 9.8 分，这本书严格来说不算操作系统书，它是以程序员视角理解计算机系统，不只是涉及到操作系统，还涉及到了计算机组成、C 语言、汇编语言等知识，是一本综合性比较强的书。

它告诉我们计算机是如何设计和工作的，操作系统有哪些重点，它们的作用又是什么，这本书的目标其实便是要讲清楚原理，但并不会把某个话题挖掘地过于深入，过于细节。看看这本书后，我们就可以对计算机系统各组件的工作方式有了理性的认识。在一定程度上，其实它是在锻炼一种思维方式 —— 计算思维。

三、计算机编译原理

首先正式一个问题：编译原理并非随随便便就能入门的！

换言之，需要准备一些基础知识在学习。

编译原理的学习和实践通常基于对计算机编译过程、计算机基本工作原理、甚至一定的数学知识有一定积累，这些知识分别分布并应用在了编译原理的不同阶段。没有这些基本知识的积累，很快就会在某个阶段由于功底不够而无法再继续后面的学习。

所以，先认认真真地积累上述的一和二在入门学习吧。

四、数据结构与算法

相信无论是已经毕业的同学还是正在学校学习的同学，都或多或少地被数据结构与算法这门课给折磨过。数据结构与算法这门课开篇就讲了一个非常重要的概念：程序 = 数据结构 + 算法，对于初学者可能还不能完全地理解这句话，不过对于已经工作两三年的同学相信对这句话是深信不疑的。

对于数据结构与算法的学习，我个人认为应该分成三个步骤：首先先大致了解什么是算法，可以通过一些科普读物来入门，这个过程我称之为入门阶段；接着可以尝试实现一些比较容易的数据结构和算法，这样可以更加深对数据结构和算法的了解，这个过程我称之为实践阶段；最后去了解数据结构与算法背后的相关数学原理等，这个过程我称之为原理阶段。

具体的学习过程可以阅读我之前的一篇回答：

不管你认为数据结构与算法重要与否，你都必须有所了解，因为在面试环节肯定会问的！

书籍推荐：

入门系列

入门的同学，我建议你不要过度追求上去就看经典书。

不要一开始就拿着《算法导论》开始啃，初学就去啃这些书肯定会很费劲。你一旦啃不下来，挫败感就会很强。

然后就放弃学算法了。

所以，入门的同学，我建议你找一些比较容易看的书来看，比如《大数据结构》和《算法图解》。

不要太在意书写得深浅，重要的是能不能坚持看完。

《大话数据结构》 这本书最大的特点是，它把理论讲得很有趣，不枯燥。而且每个数据结构和算法，作者都结合生活中的例子进行了讲解计算机原理教案下载， 能让你有非常直观的感受。

虽然这本书有 400 多页，但是花两天时间读完，应该是没问题的。

如果你之前完全不懂数据结构和算法，可以先从这本书看起。

《算法图解》 跟《大话数据结构》走的是同样的路线，就像这本书副标题写的那样，“像小说一样有趣的算法入门书”，主打“图解”，通俗易懂。它只有不到 200 页面，所以内容比较少。

作为入门老师，看看这本书，能让你对数据结构和算法有个大概的认识。

当然，这些入门书共同的问题是，缺少细节，不够系统，也不够严谨。

所以，如果你想要系统地学数据结构和算法，看这两本书肯定是不够的。

基础系列

通过基本入门算法书的调教，你已经逐渐体会到了算法的魅力，现在正是时候踏入基础系列算法的领域！！！

这些书籍需要你费点心思去阅读。

很多同学在学习的过程中，看到一篇算法科普文章经常会有这样的想法。

哎呀，要是文章的代码是 Java 语言就好了呀。

哎呀，要是文章的代码是 Python 语言就好了呀。

虽然代码并不会很严重影响阅读，但还是有很多强迫症的同学喜欢看到文章的解释代码是自己擅长的。

我这里推荐《数据结构和算法分析》，这本书非常系统、全面、严谨，而且又不是特别难，适合对数据结构和算法有些了解，并且掌握了至少一门编程语言的同学。而且，这个作者也很用心。

他用了三种语言计算机原理教案下载，写了三个版本，分别是：《数据结构与算法分析 ：C 语言描述》《数据结构与算法分析：C++ 描述》《数据结构与算法分析：Java 语言描述》。

面试实战系列

大家都知道，对于程序员来说很大程度上算法就是为了应付面试的。

所以，推荐三本有益于面试的书籍，分别是：《剑指 offer》《编程珠玑》《编程之美》。

《剑指 offer》这本书的目的非常明确，就是为了面试。

这本书几乎包含了所有常见的、经典的面试题。如果能搞懂这本书里的内容，应付一般公司的面试应该不成问题。

我做了一个 图解《剑指 offer》的小程序，应该能帮助你学习，感兴趣的可以在微信搜索 图解剑指offer。

我也在 B 站录制了一些图解剑指 offer 的免费视频课程，感兴趣的也可以看看，每个视频控制在5分钟以内。

图解剑指offer：二维数组的查找_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibilib23.tv/av82476697

「双指针」的魅力！图解 LeetCode 第 11 号问题：盛最多水的容器_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili​b23.tv/av68840933

《编程珠玑》这本书的豆瓣评分非常高，有 9 分。

这本书最大的特色就是讲了很多针对海量数据的处理技巧。这个可能是其他算法书籍很少涉及的。面试的时候，海量数据处理的问题也是经常会问的，特别是校招面试。不管是开拓眼界，还是应付面试，这本书都很值得一看。

《编程之美》这本书有多位作者，其中绝大部分是微软的工程师，所以书的质量很有保证。不过，这里面的算法题目稍微有点难，也不是很系统，这也是我把它归到面试这一部分的原因。如果你有一定基础，也喜欢钻研些算法问题，或者要面试 Google、Facebook 这样的公司，可以拿这本书里的题，先来自测一下。

五、计算机网络

计算机网络相比操作系统好学非常多，因为计算机网络不抽象，你要想知道网络中的细节，你都可以通过抓包来分析，而且不管是手机、个人电脑和服务器，它们所使用的计算网络协议是一致的。

也就是说，计算机网络不会因为设备的不同而不同，大家都遵循这一套「规则」来相互通信，这套规则就是 TCP/IP 网络模型。

TCP/IP 网络参考模型共有 4 层，其中需要我们熟练掌握的是应用层、传输层和网络层，至于网络接口层（数据链路层和物理层）我们只需要做简单的了解就可以了。

对于应用层，当然重点要熟悉最常见的 HTTP 和 HTTPS，传输层 TCP 和 UDP 都要熟悉，网络层要熟悉 IPv4，IPv6 可以做简单点了解。

我觉得学习一个东西，就从我们常见的事情开始着手。

比如， ping 命令可以说在我们判断网络环境的时候，最常使用的了，你可以先把你电脑 ping 你舍友或同事的电脑的过程中发生的事情都搞明白，这样就基本知道一个数据包是怎么转发的了，于是你就知道了网络层、数据链路层和物理层之间是如何工作，如何相互配合的了。

搞明白了 ping 过程，我相信你学起 HTTP 请求过程的时候，会很快就能掌握了，因为网络层以下的工作方式，你在学习 ping 的时候就已经明白了，这时就只需要认真掌握传输层中的 TCP 和应用层中的 HTTP 协议，就能搞明白访问网页的整个过程了，这也是面试常见的题目了，毕竟它能考察你网络知识的全面性。

重中之重的知识就是 TCP 了，TCP 不管是建立连接、断开连接的过程，还是数据传输的过程，都不能放过，针对数据可靠传输的特性，又可以拆解为超时重新、流量控制、滑动窗口、拥塞控制等等知识点，学完这些只能算对 TCP 有个「感性」的认识，另外我们还得知道 Linux 提供的 TCP 内核的参数的作用，这样才能从容地应对工作中遇到的问题。

接下来，推荐我看过并觉得不错的计算机网络相关的书籍和视频。