计算机基础知识的最小集合

码农翻身的老读者们估计要烦了： 老刘真是老了，怎么老是在这里啰嗦计算机基础？

没办法，问的人特别多， 我还是要再啰嗦一次，希望这是最后一次。

很多人工作后痛感计算机基础知识的缺乏， 那计算机基础知识都有哪些呢？

我觉得首先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（这个说太多遍了，这次不再讲了）， 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！

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。

如果能找一本书，尽可能多的囊括这些知识的话，我觉得还是神书《深入理解计算机系统》的前4章， 我之前还对它写过一个书评，在这里： 为什么说《深入理解计算机系统》是一本神书？

《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。

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（对以后学习各种语言和并发模型有极大好处）。 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。

计算机网络

我认为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。

还有一个重要的知识点，一般的网络书都没提，就是I/O多路复用，涉及到同步/异步，阻塞/非阻塞，select/epoll ，这个是很多软件的基础，在《Unix网络编程》，《深入理解计算机系统》中有讲述。

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。

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。

编译原理

你这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。

学习了编译与原理，会对语言的一些设计有更深的理解，比如LISP。

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：

数据复制与一致性:

CAP理论， BASE原则，幂等性, 2PC, TCC

Paxos , Raft , Gossip

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）

范围分片

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，有一天你会发现：奥，这个问题我在哪里见过，可以用类似的办法来解决啊！

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