計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)匯總

計(jì)算機(jī)專業(yè)的那六大件：組成原理，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫，編譯原理，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 其次還得加上分布式的基礎(chǔ)知識(shí)， 因?yàn)楝F(xiàn)在的系統(tǒng)都變成分布式的了。如果你是做應(yīng)用層開發(fā)的，那幾門課程中的有些內(nèi)容和日常工作關(guān)聯(lián)度不大，我挑那些最重要的來說一說，也算是一個(gè)最小集合吧！

1，計(jì)算機(jī)組成原理

如果你不是做操作系統(tǒng)/驅(qū)動(dòng)程序的，直接和硬件打交道的機(jī)會(huì)很少，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)已經(jīng)把他們屏蔽掉了，提供了抽象的API給我們使用。

但是還必須理解馮諾依曼體系的結(jié)構(gòu)，CPU和內(nèi)存，硬盤，各種外設(shè)之間的關(guān)系，寄存器、緩存等知識(shí)。CPU有哪些指令，如何執(zhí)行這些指令，如果實(shí)現(xiàn)數(shù)組，結(jié)構(gòu)體，函數(shù)調(diào)用，這就涉及到匯編的知識(shí)。像原碼，反碼，補(bǔ)碼，定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算也是編程中必備的知識(shí)，幾乎每種語言都要涉及。

現(xiàn)在很多語言都是在虛擬機(jī)上運(yùn)行的，你只要是了解了計(jì)算機(jī)的組成原理，再去看哪些虛擬機(jī)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)概念都是相通的。另外CPU中的緩存，緩存一致性協(xié)議，DMA的異步思想都會(huì)在應(yīng)用層中有所體現(xiàn)?！毒幋a》是一個(gè)更加科普性，但是也更加有趣的講組成原理的書。

2，操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是比較枯燥的， 站在應(yīng)用層的角度，我認(rèn)為重點(diǎn)是掌握操作系統(tǒng)對(duì)外提供的抽象，包括進(jìn)程、線程，文件，虛擬內(nèi)存，以及進(jìn)程間的通信問題。幾乎所有的編程語言都會(huì)涉及到對(duì)多進(jìn)程或者多線程編程的支持， 特別是多線程的并發(fā)編程，所以必須得搞明白他們的本質(zhì)是什么，線程都有哪些實(shí)現(xiàn)方式。得真正地體會(huì)到“進(jìn)程是資源分配的最小單位，線程是調(diào)度的最小單位?！?這句話的含義。

幾乎所有的編程語言都會(huì)涉及到鎖和死鎖，最好在最底層理解鎖是怎么實(shí)現(xiàn)的。需要理解虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存直接的關(guān)系，分段和分頁，文件系統(tǒng)的基本原理。對(duì)于進(jìn)程的調(diào)度，頁面分配/置換算法，磁盤的調(diào)度算法，I/O系統(tǒng)，我認(rèn)為優(yōu)先級(jí)比較低。

3，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

必須要理解的是這些：

• 什么分組交換。
• TCP可靠性傳輸原理，TCP/IP的協(xié)議細(xì)節(jié)， 三次握手，四次揮手，TCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
• 幾個(gè)重要的協(xié)議DHCP，UDP, ARP, DNS。
• 能夠說出一個(gè)客戶端如何在接入網(wǎng)絡(luò)以后，通過這些協(xié)議，跨域網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器通信的。
• 和應(yīng)用層結(jié)合非常緊密的Socket知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)安全（對(duì)稱加密，非對(duì)稱加密，Hash, 數(shù)字簽名，以及集大成者Https）
• 至于網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇算法，鏈路層的各種協(xié)議，我認(rèn)為優(yōu)先級(jí)比較低。

以上這些知識(shí)，在你學(xué)習(xí)Redis ,Ngnix, Tomcat, LVS等軟件時(shí)將有極大的幫助。

4，數(shù)據(jù)庫

這個(gè)和日常工作結(jié)合極其緊密，不用我再多說，包括最基本的SQL，各種范式，事務(wù)及其隔離級(jí)別，事務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式，索引及其實(shí)現(xiàn)方式，B+樹等等。

5，編譯原理

你一輩子也許都不會(huì)去寫一個(gè)編譯器，但是很有可能會(huì)利用現(xiàn)成的工具去生成/操作一個(gè)抽象語法樹（AST），甚至可以會(huì)寫一個(gè)DSL（領(lǐng)域特定語言）。所以你得理解詞法分析、語法分析、語義分析，中間代碼生成，代碼優(yōu)化這個(gè)基本編譯的過程。

6，分布式的理論知識(shí)

由于現(xiàn)在的系統(tǒng)慢慢地變成了分布式， 所以又?jǐn)U展出了很多相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)需要學(xué)習(xí)：

6.1，數(shù)據(jù)復(fù)制與一致性:

CAP理論， BASE原則，冪等性, 2PC, TCC，Paxos , Raft , Gossip

6.2，數(shù)據(jù)分片和路由:

Hash分片：Hash取模（實(shí)際中非常常見的算法）， 虛擬桶（Redis使用），一致性Hash（memcached使用）

7，最后想說的是，不能帶著特別功利的目的去學(xué)習(xí)這些基礎(chǔ)，不能想著立刻、馬上就應(yīng)用到實(shí)戰(zhàn)中，從中獲益。更重要的理解掌握它們背后的思想！

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