[C/C++] 大学计算机必修课新讲--编译原理+操作系统+图形学

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    [LV.9]以坛为家II

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    发表于 2020-5-21 16:05:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
    大学计算机必修课新讲--编译原理+操作系统+图形学
    〖课程介绍〗:
    * r( v; o* ?. k+ b! z$ Q        编译原理,操作系统,图形学被称为程序员的三大浪漫,不仅因为它们是大学计算机系的必修内容,更因为它们在回答计算机领域三个基本问题:程序如何被编译成机器指令然后被执行(编译原理)、多个程序如何共享资源(操作系统)、人和机器如何交互(图形学)。掌握这些知识不仅是为了应付大学考试,更是为了能让你在未来的“大型化开发”、“底层开发”中更从容,让你能更好的应对面试、开发、造轮子等实际问题。5 U. p' J6 U% @8 r+ s( n

    & g. Y1 e' W% e3 a3 w- c4 y1 O2 e& Q2 q〖课程目录〗:
    % ^6 \5 h/ g/ g        第1章 学前导学(要有准备有目标的学)2 A4 S3 N. `; ^0 b: ~3 w. s0 ~
            介绍课程的主要内容、学习顺序;和学员对焦程序员的能力模型,课程希望达到的效果等。然后,讲师和同学同步课程使用的开发工具如intelij,vscode,mars4,mocha,gradle等。
    8 ^" K3 i9 u& i+ I% Q1 [1 q3 B: r  e7 D) [
             1-1 学前方向标 试看
    ) G4 ~. ~1 D: u* L) g! j         1-2 课程中的工具以及学习方法$ e0 k2 ^& [6 b5 ]3 }0 g
             1-3 一份老仙学习秘诀请你签收
    - {9 {8 M$ A6 K& H        第2章 计算机理论引导(理解计算机)
    ) S8 t  q+ x* R. @; M        本章集中解决学习三大浪漫过程中的前置基础依赖。主要是理解计算机的模型,理解计算机是如何设计的?程序是什么?指令是怎么被CPU执行的?内存中的数据如何被找到并读入寄存器等。
    ; T" ~, \  V4 c; R' e7 L* T- k8 Z0 i7 U2 P
             2-1 什么是计算机
    ; q! n9 |6 Y7 C5 o         2-2 CPU的工作原理——内存、寄存器和ALU
      I& K1 \. @* ^# q, g9 R         2-3 指令入门(1)——指令的组成部分
    ! B( ^1 y7 L' I$ {         2-4 指令入门(2)——寻址模式、浮点数和指令分类
    5 a$ V, f2 l3 T# {0 Y& W         2-5 我的第一个汇编程序——实现一个求阶乘的递归函数(思路部分)
    # }# G5 F  P  j2 X5 d         2-6 我的第一个汇编程序——实现一个求阶乘的递归函数(coding)
    3 c* c6 J( w6 M; b; G; C8 e+ c% Y         2-7 中断和中断向量
    # F) n7 x/ E- B9 B/ g        第3章 【 编译原理】概述(理解编译器)
    ! ^, m# R, D" I) }! Y/ r( C        本章串讲编译器的主要流程,介绍编译器和自然语言翻译的差异性,以及对编译原理的课程提供一个整体介绍。  |3 o' u; S2 A; E! O) a& d) l
    - S& ?. J5 K& Y7 J, y) l1 g
             3-1 编译原理课程介绍* [9 c0 }: D+ ?5 @9 c& j
             3-2 编译原理——研究翻译的科学 试看. ]$ \, i# A9 K0 E, [* W
             3-3 编译器和解释器
    ' j6 H- O+ Y* P' B: h         3-4 编译器的工作流程
      |7 q0 Z0 N# H8 c( C2 w        第4章 【 编译原理】词法分析(实现一个词法分析器)
    . @3 y8 H; X0 `% r        本章介绍编译器词法分析部分的实现,讲解词法分析的流程,实现一个完整的词法分析器。帮助学员理解流、正则引擎、状态机等概念,理解基本的面向对象封装复用技巧。
    + k8 y' a8 _$ G! v+ y% N1 `( o
    + ^6 O5 G: [$ F8 d. Q* O         4-1 词法分析器简介' X; M# B, V( A1 M
             4-2 (编程lexer01)词法分析器的接口(Java和Js) 试看5 R$ `: i: U0 }5 `. c  w' m5 a
             4-3 编译器基础能力设计——实现流的peek和putBack操作, {6 ]2 p  K! _
             4-4 (编程Lexer01 Java)——实现流的peek和putBack操作) l: U4 Q2 E( l7 |
             4-5 (编程Lexer02 Javascript)——实现流的peek和putBack操作: \9 [3 Y3 g) B' }5 _
             4-6 tips:坚持编写测试用例
    6 }. l# _4 {' y         4-7 词法相关理论和正则2 [, c, o: g1 w. u: D& ~
             4-8 (编程lexer03 Java)——有穷状态机实现词语提取(上)
    ' E% R9 F0 q) n6 }         4-9 (编程lexer03 Java)——有穷状态机实现词语提取(下)
    3 b* o, L6 F, U( o  Y         4-10 (编程lexer03 Javascript)——有穷状态机实现词语提取(上). ?  B3 k; ^; D7 V' f
             4-11 (编程lexer03 Javascript)——有穷状态机实现词语提取(下)
    1 e  b2 Z1 @# ~+ t$ f         4-12 (编程lexer04 Java)——完整的词法分析器
    6 w$ D0 O0 o7 E! E$ i         4-13 (编程lexer04 Javascript)——完整的词法分析器1 y& N" ]- ]2 D2 T
            第5章 【 编译原理】语法分析(实现一个语法分析器)
    6 P& Z8 v1 J0 {- g5 K        本章介绍语法分析的基本概念,如产生式、抽象语法树、递归向下方解析法等,并且在实战中帮助学员理解和处理更复杂的问题,如多级优先级表达式等。同时,向学员渗透跳跃结构——树和图的遍历算法以及相关理论知识。/ v) \. U8 j! D5 I* z$ y! o" E( Y
    1 i. G; G/ |" I% h5 v5 T
             5-1 数据结构引导——树和抽象语法树
    & [% O9 t. {8 G         5-2 (parser01 java) 定义抽象语法树+ _, t7 d; B5 x2 ]! t' P; e4 k
             5-3 (parser01 javascript) 定义抽象语法树
    & S  f6 Y; N# ?- |$ f/ Y         5-4 最简表达式分析过程
    2 U1 l/ V, n  `3 O# \& n         5-5 (编程parser02 java)——实现最简Parser
    . i; u9 J: x3 m% l         5-6 (编程parser02 javascript——实现最简Parser. h9 |0 e7 c! k" [
             5-7 (编程 parser03 java) TinyScript表达式解析
    7 {$ D# |! x8 A         5-8 (编程 parser03 javascript) TinyScript表达式解析
    " D4 W; p6 X$ O         5-9 (编程 parser04 java) 树的后序遍历——表达式验证( b2 B' ^0 ?  _) q
             5-10 (编程 parser04 javascript) 树的后序遍历——表达式验证% @; s* v1 _' h3 u3 v$ c7 n
             5-11 语法分析的整体程序1 L: K+ C4 Y# @- t0 E, a8 G) |
             5-12 (编程 parse05 java)语法分析整体程序(上)-
    % z9 K. _" A6 J6 I5 S         5-13 (编程 parse05 java)语法分析整体程序(下)-+ M  a2 \0 W: V4 H1 L
             5-14 (编程 parser05 javascript)语法分析整体程序(上)! f+ ^. ]+ l& H+ g+ `# x' d
             5-15 (编程 parser05 javascript)语法分析整体程序(下)
    0 X3 L' J9 o7 K% B9 x         5-16 拾遗——那些穿插在迭代中的重构: }- f" B& o: v' }& x/ A
             5-17 补课——大批递归来袭之应对
    $ U0 {* I$ |7 A         5-18 词法语法部分总结——领域驱动视角
    - a) ~9 a/ q+ A3 B7 i) H. @        第6章 【 编译原理】语法制导翻译(实现中间语言翻译器)
    ; I- \7 ]) ?4 {1 K* I& I6 w- J        本章介绍根据语法树进行翻译的基本方法和相关理论,并用这些理论讲TinyScript编译成中间语言。本章涉及语言层面最基本的问题,如符号表、作用域如何被实现?类型检查如何进行?另外,本章重点渗透树、图、哈希表等关键数据结构,相关算法;帮助学员重新review递归问题。 ...
    * z0 u* x' A. l# E% m) M' j
    , Z. P6 m" j" l% R/ z         6-1 综合部分序章——三地址代码
    1 `/ V. z6 _) x; ?  Q1 z4 J         6-2 构造三地址代码——基于SDD的翻译& R) ?" a2 j* l6 ?; j
             6-3 词法作用域和符号表
    + ?5 c, F1 i: ~4 r* l         6-4 (编程trans 01 java) 实现符号表0 I, r; y# _5 T$ g- Y- P6 @3 U  f
             6-5 (编程trans 01 javascript) 实现符号表
    7 \- C) w, w) [         6-6 三地址代码的表示+ Y3 f, K5 r* v9 J
             6-7 编程 trans02 java) 三地址代码的表示
    & B9 P# n* S/ w, l6 M         6-8 (编程 trans02 javascript)三地址代码的表示5 C. T0 ~! T( {2 n% Y* a6 K- S% d# G# g
             6-9 翻译的整体过程和表达式: N0 u' A) I# ]5 Z, |# y
             6-10 (编程 trans 03 java)翻译的整体过程和表达式' A7 D- t! G/ A+ W
             6-11 (编程 trans 03 javascript)翻译的整体过程和表达式
    2 v% `6 [& m$ J/ u! K5 @" M2 k7 }         6-12 翻译——作用域的处理% N- `7 n1 z" b  Q# W
             6-13 (编程 trans 04 java)翻译——作用域和整体程序5 Q$ V/ }1 h1 S0 k' l2 Z7 ^* S  {
             6-14 (编程 trans 04 javascript)翻译——作用域和整体程序% j3 J# H. ^# G. y  }' c
            第7章 【 编译原理】程序运行环境(实现一个虚拟机)& [9 A# t$ N* s% _- e
            本章介绍如何将中间语言翻译成机器指令,通过构造一个虚拟机执行机器指令。本章会看到堆栈的分配、程序的执行、指令的选择等等内容,和第二章的内容形成呼应,在学习操作系统之前加深对机器的理解。
    2 I9 `. t' z: V# K! _* i. X3 ~) T! W% s* y% g! n: x) |- l
             7-1 冲刺——用虚拟机执行TinyScript程序2 Q, g! O; u0 W( b! E' V) K
             7-2 (编程 java vm 01)指令和程序表示. p, O/ d2 o3 w8 j, v$ J3 r9 S3 `
             7-3 生成器——将三地址代码转化成指令6 |/ d) v8 g$ X; d9 O9 f
             7-4 (编程 java vm 02)指令翻译过程讲解
    + [' U$ K8 ?0 ?6 T' T, G1 A         7-5 (编程 java vm 02)补课——神奇的位运算) w$ I3 i, q; ]/ C% q
             7-6 (编程 java vm 03)虚拟机—— 指令的编码和解码: @9 ?, L% f" D% ?; L/ q( T" r* c& h
             7-7 (编程 java vm 04)虚拟机执行程序
    " ?( v: g" B- ?! X/ Z! _: ]         7-8 课程总结——如何做一个优秀的架构师
    - [' l1 d, J/ R# g/ E8 j, m        第8章 【 操作系统】概述(历史和核心概念), Y  g8 M9 i& _( J- E2 P+ [+ G
            本章介绍操作系统的历史,如unix是怎么被设计出来?mac和windows又是怎么回事?linux为什么叫linxu等。然后渗透一些基本的概念,如操作系统是连接硬件和软件的桥梁,内核如何被设计,多核的CPU如何管理,如何并发执行指令等。 ...
    ) U( k% g) F& {: g" D: ~- c* b) H- j- E9 M$ d9 N1 [
             8-1 课前导学——学好操作系统要注意什么4 L& Q5 P# l" t1 R- V
             8-2 什么是操作系统9 e$ s) [4 z# E' C; M
             8-3 操作系统的历史
    ' Q# Y5 c' V1 Y/ B7 z& m$ @         8-4 内核和内核设计5 j- y( n9 O, f" ]' l
            第9章 【 操作系统】进程和多线程(多线程算法全解和实战高并发)- @5 E  |5 z: G' G
            本章介绍进程如何被操作系统管理,线程如何在用户空间工作;然后介绍竞争问题,掌握处理竞争的算法:自旋锁、TAS、信号量、互斥量、监视器等等。基于信号量模型实现多线程同步IO模型服务器,并与Spring框架及node.js单线程同步I/O模型比较性能。 ...5 ]* r. E7 }$ p

    % D8 I: i6 E& C: d% v5 `0 b         9-1 应用程序的抽象——进程
    * X8 m6 G, m$ A' F% G; Y: X% Y         9-2 进程的三态和中断响应
    3 @6 _9 N' _7 ]$ ~% f; g1 [: Y         9-3 多道程序设计和CPU利用率: [$ B- L7 l2 @" ]5 `
             9-4 线程——轻量级的进程
    / S) f2 M4 U2 |/ C* a1 K         9-5 竞争条件和临界区0 d9 k: \  `: D0 ?5 T/ S; U$ V
             9-6 解决竞争条件的算法——严格轮换法和Peterson算法
    ; O! X3 Z" M0 h2 z& N         9-7 锁的基础——硬件TSL和XCHG
    $ X" K7 Z, n+ G4 k: d& l9 H         9-8 信号量(Semaphore)和互斥量(Mutex)/ i# r% i/ \3 Z; v
             9-9 总结——万变不离其宗(1)
    ( e+ T# A: b) \        第10章 【 操作系统】调度算法入门(理解任务调度的模型)
    , \+ L4 e* X4 }5 o        本章介绍进程如何被操作系统调度的,通过实现哲学家就餐问题引入,然后介绍各种基于时间片、优先级的调度模型;本章会重点渗透队列和优先级队列这两种数据结构。
    9 x6 W; [/ @$ l
    * W' Y8 M9 ?6 w% o; c- x         10-1 调度问题概述6 L1 G- ^' Q: |1 Z& A
             10-2 补课——优先级队列6 ^3 D, \  X! ~: Y# H9 K
             10-3 调度算法选讲/ ~7 \9 i( f& \! H7 ]
             10-4 实战哲学家就餐问题
    6 D2 N9 g# X! @8 v        第11章 【操作系统】内存管理(内存分配回收全面解答) 1 D2 U! n; A3 I1 ]6 n) Y; D; r! U* v
            本章介绍多种内存分配策略,重点会放在内存回收的策略上。通过理解内存分配、内存回收,让学员理解很多语言层面的回收策略,设计妥协以及深层次的考虑。同时向学员渗透链表、栈等数据结构的深入使用方式。
    7 N3 I# D0 O7 C+ |2 U
    : F8 e; \1 X8 y) M) g  n; h         11-1 内存部分导学 ; Y) C# f2 Z9 x3 ]- }
             11-2 地址空间——存储器模型的抽象   [; f" `2 e& R& f
             11-3 虚拟内存、页表和mmu % s) N2 j' v, t$ c
             11-4 java,go和js为什么这么玩——理解OS和语言对内存管理的异同
    : z5 `/ u1 l  P9 b* U' E         11-5 垃圾回收算法选讲——基于引用计数的内存回收算法
    ( Z1 m1 J8 }  F0 B& C3 _1 h+ V# h  M         11-6 垃圾回收算法选讲——标记、扫地、整理
    ) f! P% W; c! x         11-7 垃圾回收算法选将——分代算法
    * f" n4 h/ s' I! x" u- v2 _- J        第12章 【 操作系统】文件系统(底层数据结构设计与抽象)$ x: W5 V2 q  h. Q( ?9 e/ `5 p
            本章介绍文件系统设计和抽象的方法,这里有大量的思想和设计模式可以渗透。帮助学员理解如何从编程接口抽象的API,到高层的文件、目录结构,然后有如何被映射到中层的数据块、节点,最后如何到最底层的物理存储。
    - ?$ x; }8 g! k3 {, j7 k# G8 v" R
            第13章 【图形学】概要(小白学图形学第一步)! b7 m2 D* h  |& t; @( u. K2 l5 W7 `
            本章介绍图形学历史、基本概念,以及涉及的各种各样知识,应用场景的概括。简单介绍3d模型、世界描述、光照等图形学重要的内容,以及他们被应用到电影、工业、医疗、可视化、游戏、电子等等广泛的领域。然后介绍课程的组织形式和学习方法。 ..., V% R/ k4 j1 [

      c4 J" B6 K7 L        第14章 【图形学】 图形渲染流程和WebGL初探(从helloworld逐渐深入)
    - b: x! V" J: g        本章介绍OpenGL标准、生态以及对webgl进行一个初探,写一个webgl的helloworld并了解图形渲染管道的流程。
    8 @0 a2 R1 ]2 y8 S* i* @0 ]9 T& a* m, U" a3 o
            第15章 【图形学】GLSL(多例子教你用着色器)9 r% D$ y' ~- V" P" G- Q
            本章介绍OpenGL Shadering Language,从语法开始,通过多个实例逐渐渗透GLSL的用途。) h, \. t& S9 Z  w6 D% J

    4 u! d$ Z3 P1 Z% W7 L$ t        第16章 【图形学】光照和光线追踪(理解世界最核心的——光)  J9 _4 G5 U$ `  A7 V) g+ w
            本章结合介绍webgl讲解如为场景增加光照,以此来增加场景的真实感。然后重点帮助同学理解图形学渲染的一个核心算法——光线追踪算法,并带领同学通过实际编程解决问题去理解这个算法。
    - S9 `0 N$ v6 g9 y; \$ p# ~% s# t& q7 ], t5 P$ n
            第17章 【图形学】游戏开发(一起实现一个射击类的3D游戏)' Q1 O# I5 U2 h7 T
            本章通过和学员一起实现一个3D类的射击游戏,帮助学员巩固和提高对图形学的理解。在解决场景布置、视角转换、事件捕捉、碰撞检测、物理计算等等过程中,将之前学的理论知识逐渐融汇贯通。
    9 X$ w/ d' Q. W( _6 {
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