极客时间·徐文浩《深入浅出计算机组成原理》:带你掌握计算机体系全貌

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课程介绍

在计算机专业十余门核心课程中,计算机组成原理是当之无愧的第一课。

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无论你想要向上学习计算机的底层知识,比如编译原理、操作系统、体系结构,还是想要向下学习数字电路、数字逻辑等内容,都要先掌握计算机组成原理。这门课不仅能让你对计算机体系有一个总纲的认识,当你选择研究更深入的领域时也大有裨益。

那如何才能学会计算机组成原理呢?作为一名工程师,你应该明白,学习的关键是要搞懂原理、掌握本质、解决问题。而学习计算机组成原理,其实就是理解计算机是怎么运作的以及为什么要这么运作,在此基础上,我们才能又快又准地优化性能,提升效率。

在徐文浩看来,学习计算机组成原理,就是通过指令、计算、CPU、存储系统和 I/O,掌握整个计算机运作过程的核心知识点;通过拆解程序的执行过程,对计算机系统有一个全貌的了解。

因此,在这个专栏里,他将结合自己多年的硬件研究成果和软件开发经验,通过硬件发展历史和软件开发案例,深入浅出地为你讲解计算机组成原理的核心知识和典型应用,继而帮你从源头理解硬件原理和软件架构的共通之处,洞悉性能问题的本质。

专栏分为三个模块。

  1. 入门篇:学习计算机组成原理,最关键的问题就是学什么、怎么学、有什么用。因此这一模块会给你一张知识地图,告诉你学习路径,并提供“从多方面提升性能”这一最终目标的实现思路。
  2. 原理篇:这一模块将为你摘出计算机组成的五大部分(控制器、运算器、存储器、输入和输出设备)中,与当下开发最相关的知识和问题,从历史视角讲清楚“是什么”,结合案例讲清楚“怎么做”。带你搞懂计算机组成原理中最核心、最重要的内容。
  3. 应用篇:理解了计算机各个组件的运作之后,最后一个模块将手把手带你实操。利用存储器层次结构设计大型 DMP 系统,并通过 Disruptor,跟你一起感受 CPU 的风驰电掣,让你真正学有所用。

你将获得

  • 学以致用的计算机底层知识;
  • 30+ 计算机组成原理核心要点;
  • 洞悉性能问题的本质;
  • 组成原理在工业界的实际应用。

课程目录

入门篇 (5讲)

  • 开篇词 | 为什么你需要学习计算机组成原理?.mp3
  • 01 | 冯·诺依曼体系结构:计算机组成的金字塔.mp3
  • 02 | 给你一张知识地图,计算机组成原理应该这么学.mp3
  • 03 | 通过你的CPU主频,我们来谈谈“性能”究竟是什么?.mp3
  • 04 | 穿越功耗墙,我们该从哪些方面提升“性能”?.mp3

原理篇:指令和运算 (12讲)

  • 05 | 计算机指令:让我们试试用纸带编程.mp3
  • 06 | 指令跳转:原来if…else就是goto.mp3
  • 07 | 函数调用:为什么会发生stack overflow?.mp3
  • 08 | ELF和静态链接:为什么程序无法同时在Linux和Windows下运行?.mp3
  • 09 | 程序装载:“640K内存”真的不够用么?.mp3
  • 10 | 动态链接:程序内部的“共享单车”.mp3
  • 11 | 二进制编码:“手持两把锟斤拷,口中疾呼烫烫烫”?.mp3
  • 12 | 理解电路:从电报机到门电路,我们如何做到“千里传信”?.mp3
  • 13 | 加法器:如何像搭乐高一样搭电路(上)?.mp3
  • 14 | 乘法器:如何像搭乐高一样搭电路(下)?.mp3
  • 15 | 浮点数和定点数(上):怎么用有限的Bit表示尽可能多的信息?.mp3
  • 16 | 浮点数和定点数(下):深入理解浮点数到底有什么用?.mp3

原理篇:处理器 (18讲)

  • 17 | 建立数据通路(上):指令+运算=CPU.mp3
  • 18 | 建立数据通路(中):指令+运算=CPU.mp3
  • 19 | 建立数据通路(下):指令+运算=CPU.mp3
  • 20 | 面向流水线的指令设计(上):一心多用的现代CPU.mp3
  • 21 | 面向流水线的指令设计(下):奔腾4是怎么失败的?.mp3
  • 22 | 冒险和预测(一):hazard是“危”也是“机”.mp3
  • 23 | 冒险和预测(二):流水线里的接力赛.mp3
  • 24 | 冒险和预测(三):CPU里的“线程池”.mp3
  • 25 | 冒险和预测(四):今天下雨了,明天还会下雨么?.mp3
  • 26 | Superscalar和VLIW:如何让CPU的吞吐率超过1?.mp3
  • 27 | SIMD:如何加速矩阵乘法?.mp3
  • 28 | 异常和中断:程序出错了怎么办?.mp3
  • 29 | CISC和RISC:为什么手机芯片都是ARM?.mp3
  • 30 | GPU(上):为什么玩游戏需要使用GPU?.mp3
  • 31 | GPU(下):为什么深度学习需要使用GPU?.mp3
  • 32 | FPGA和ASIC:计算机体系结构的黄金时代.mp3
  • 33 | 解读TPU:设计和拆解一块ASIC芯片.mp3
  • 34 | 理解虚拟机:你在云上拿到的计算机是什么样的?.mp3

原理篇:存储与I/O系统 (17讲)

  • 35 | 存储器层次结构全景:数据存储的大金字塔长什么样?.mp3
  • 36 | 局部性原理:数据库性能跟不上,加个缓存就好了?.mp3
  • 37 | 高速缓存(上):“4毫秒”究竟值多少钱?.mp3
  • 38 | 高速缓存(下):你确定你的数据更新了么?.mp3
  • 39 | MESI协议:如何让多核CPU的高速缓存保持一致?.mp3
  • 40 | 理解内存(上):虚拟内存和内存保护是什么?.mp3
  • 41 | 理解内存(下):解析TLB和内存保护.mp3
  • 42 | 总线:计算机内部的高速公路.mp3
  • 43 | 输入输出设备:我们并不是只能用灯泡显示“0”和“1”.mp3
  • 44 | 理解IO_WAIT:I/O性能到底是怎么回事儿?.mp3
  • 45 | 机械硬盘:Google早期用过的“黑科技”.mp3
  • 46 | SSD硬盘(上):如何完成性能优化的KPI?.mp3
  • 47 | SSD硬盘(下):如何完成性能优化的KPI?.mp3
  • 48 | DMA:为什么Kafka这么快?.mp3
  • 49 | 数据完整性(上):硬件坏了怎么办?.mp3
  • 50 | 数据完整性(下):如何还原犯罪现场?.mp3
  • 51 | 分布式计算:如果所有人的大脑都联网会怎样?.mp3

应用篇 (5讲)

  • 52 | 设计大型DMP系统(上):MongoDB并不是什么灵丹妙药.mp3
  • 53 | 设计大型DMP系统(下):SSD拯救了所有的DBA.mp3
  • 54 | 理解Disruptor(上):带你体会CPU高速缓存的风驰电掣.mp3
  • 55 | 理解Disruptor(下):不需要换挡和踩刹车的CPU,有多快?.mp3
  • 结束语 | 知也无涯,愿你也享受发现的乐趣.mp3

答疑与加餐 (5讲)

  • 特别加餐 | 我在2019年F8大会的两日见闻录.mp3
  • FAQ第一期 | 学与不学,知识就在那里,不如就先学好了.mp3
  • 用户故事 | 赵文海:怕什么真理无穷,进一寸有一寸的欢喜.mp3
  • FAQ第二期 | 世界上第一个编程语言是怎么来的?.mp3
  • 特别加餐 | 我的一天怎么过?.mp3

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