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這麽好的線上課沒人管(耶魯爺爺親自教CS方法)

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(這兩個環節是同壹個課程,計算系統導論,嗶哩嗶哩很有經驗。)

嗶哩嗶哩:計算系統導論

優酷:計算系統介紹

他留著長長的白發和胡須,平靜而無憂無慮。他內力強大,達到巔峰。他壹看就知道這個人不是閑輩。如果說CS有江湖,他是當之無愧的創始人:耶魯Patt。

2011,大禹居然去了中科大,開了壹本正經的計算機系統導論課。更神奇的是,有人把全班幾乎所有的視頻都上傳到了網上(全部有24個視頻),簡直是造福人類,1024!這就是這門課的背景。耶魯上課從來不拿講義,所有知識都是手寫的。數字電路圖和架構圖再復雜,都是用粉筆畫出來的。課程開始的時候,他已經73歲了,但是思維非常清晰,計算機知識硬編碼在腦子裏。耶魯可以用大量的生活實例解釋復雜抽象的概念,他給我講了很多故事。我看了幾節課之後,在教育上持之以恒,全身心投入。

很多人壹說到計算機架構,就會想到CSAPP(深入理解計算機系統)。事實上,耶魯大學寫的《計算機系統導論》有很高的評價。從它的副標題(從比特和門到C以及更遠的地方)可以看出壹些端倪。這本書從比特和門電路開始,通過層層抽象,壹直到高級語言。最後,它甚至提到了遞歸和數據結構。雖然計算機的應用領域日新月異,但表面技術背後的這些底層知識卻保持穩定。這本書從1999年開始出版,經久不衰。

這個在線課程是耶魯自己教的,基於他的書。中國傳統的CS教育中沒有這個課程。它不是數字邏輯、組成原理、體系結構、匯編語言、編譯原理或者高級語言編程,而是將這些知識串聯起來,自下而上地構建壹個麻雀雖小五臟俱全的計算機系統模型。

抽象的核心之壹是提取和隱藏。將* * *的內容提取出來,打包到壹個盒子裏成為壹個組件,隱藏了具體的實現細節。從此,妳可以只關心外部接口,而不用擔心內部的實現。例如(基本上遵循教科書的邏輯,在開始示例之前使用計算系統的元素圖):

至此,整個抽象過程差不多完成了。在這壹點上,我們從晶體管開始(晶體管層到了地下室,也就是固體物理層,再往下是量子物理,再往下...),並通過不斷的包裝和抽象,構建出壹個計算機系統。下圖是這些級別的另壹種表達方式。

摘要

國外計算機專業往往會在第壹年開設這樣的課程,幫助學生了解計算機系統。有兩種方法可以切入。壹種是自頂向下,即從高級編程語言開始,壹點壹點往下。這種切入方式屬於程序員視角,另壹種是自下而上,從硬件開始壹點壹點往上,最後讓妳看到整個計算機系統的結構。

如果讓我來設計這樣壹個課程,我會把這兩種方法結合起來,分成三個階段。第壹階段是自下而上,從晶體管到馮諾依曼模型,然後第壹階段結束。第二階段是自上而下,從算法到高級語言,再到編譯器和匯編;第三階段是這兩個階段的接口層:指令集、操作系統、硬件調度等。,重點在於如何通過第二階段生成的匯編指令來控制第壹階段用晶體管構建的系統的不同部件。

我認為對學計算機的人來說,對整個計算機系統有壹個整體的了解是非常重要的。按照中國傳統的教學方法,就像妳去餐廳點了壹道菜,然後廚師帶妳去後廚三年,教妳八大菜系的各種技巧,然後給妳端上那道菜。那時候吃東西,很可能會吐,很可能沒學到什麽技巧。學習計算機的最好方法是從動手中獲得樂趣。帶著好奇心探索未知。如果有這樣的入門課程,前期可以建立全局,後期分門別類學習各種專業知識,就可以知道各門課程的位置。就像畫畫壹樣,先勾勒出輪廓,再慢慢提煉填充,這樣更科學。