计算机基础知识汇总

2021-02-13    分类: 网站建设

计算机专业的那六大件:组成原理,操作系统,数据库,编译原理,计算机网络,数据结构, 其次还得加上分布式的基础知识, 因为现在的系统都变成分布式的了。如果你是做应用层开发的,那几门课程中的有些内容和日常工作关联度不大,我挑那些最重要的来说一说,也算是一个最小集合吧!

1,计算机组成原理

如果你不是做操作系统/驱动程序的,直接和硬件打交道的机会很少,因为操作系统已经把他们屏蔽掉了,提供了抽象的API给我们使用。

但是还必须理解冯诺依曼体系的结构,CPU和内存,硬盘,各种外设之间的关系,寄存器、缓存等知识。CPU有哪些指令,如何执行这些指令,如果实现数组,结构体,函数调用,这就涉及到汇编的知识。像原码,反码,补码,定点数、浮点数的表示和运算也是编程中必备的知识,几乎每种语言都要涉及。

现在很多语言都是在虚拟机上运行的,你只要是了解了计算机的组成原理,再去看哪些虚拟机,就会发现概念都是相通的。另外CPU中的缓存,缓存一致性协议,DMA的异步思想都会在应用层中有所体现。《编码》是一个更加科普性,但是也更加有趣的讲组成原理的书。


2,操作系统

操作系统是比较枯燥的, 站在应用层的角度,我认为重点是掌握操作系统对外提供的抽象,包括进程、线程,文件,虚拟内存,以及进程间的通信问题。几乎所有的编程语言都会涉及到对多进程或者多线程编程的支持, 特别是多线程的并发编程,所以必须得搞明白他们的本质是什么,线程都有哪些实现方式。得真正地体会到“进程是资源分配的最小单位,线程是调度的最小单位。” 这句话的含义。

几乎所有的编程语言都会涉及到锁和死锁,最好在最底层理解锁是怎么实现的。需要理解虚拟内存和物理内存直接的关系,分段和分页,文件系统的基本原理。对于进程的调度,页面分配/置换算法,磁盘的调度算法,I/O系统,我认为优先级比较低。

3,计算机网络

必须要理解的是这些:

  • 什么分组交换。
  • TCP可靠性传输原理,TCP/IP的协议细节, 三次握手,四次挥手,TCP状态转换。
  • 几个重要的协议DHCP,UDP, ARP, DNS。
  • 能够说出一个客户端如何在接入网络以后,通过这些协议,跨域网络和服务器通信的。
  • 和应用层结合非常紧密的Socket知识和网络安全(对称加密,非对称加密,Hash, 数字签名,以及集大成者Https)
  • 至于网络层的路由选择算法,链路层的各种协议,我认为优先级比较低。

以上这些知识,在你学习Redis ,Ngnix, Tomcat, LVS等软件时将有极大的帮助。


4,数据库

这个和日常工作结合极其紧密,不用我再多说,包括最基本的SQL,各种范式,事务及其隔离级别,事务的实现方式,索引及其实现方式,B+树等等。

5,编译原理

你一辈子也许都不会去写一个编译器,但是很有可能会利用现成的工具去生成/操作一个抽象语法树(AST),甚至可以会写一个DSL(领域特定语言)。所以你得理解词法分析、语法分析、语义分析,中间代码生成,代码优化这个基本编译的过程。


6,分布式的理论知识

由于现在的系统慢慢地变成了分布式, 所以又扩展出了很多相关基础知识需要学习:

6.1,数据复制与一致性:

CAP理论, BASE原则,幂等性, 2PC, TCC,Paxos , Raft , Gossip

6.2,数据分片和路由:

Hash分片:Hash取模(实际中非常常见的算法), 虚拟桶(Redis使用),一致性Hash(memcached使用)

7,最后想说的是,不能带着特别功利的目的去学习这些基础,不能想着立刻、马上就应用到实战中,从中获益。更重要的理解掌握它们背后的思想!

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