计算机底层知识第一课，程序员，你搞懂了吗？

对于程序员来说，计算机组成原理相关知识重要吗？

不知道大家有没有发现各个大学计算机系的培养计划，它们都有差不多十来门核心课程。其中，“计算机组成原理”却是入门和底层知识的第一课。

**为什么这样说？**想象一下，一名赛车手不知道赛车的内部构成和工作原理，你觉得他能驾驭赛车，在专业赛事中夺冠吗？

同样的道理，要成为一名优秀的软件工程师，写得一手好程序，就要了解计算机是怎么工作的，深入计算机组成原理。

我们直接用肉眼来看，计算机是由 CPU、内存、显示器这些设备组成的硬件，而大部分人工作后从事的是软件开发，显然，在硬件和软件之间需要一座桥梁**，而“计算机组成原理”就扮演了这样一个角色，**它既隔离了软件和硬件，也提供了让软件无需关心硬件，就能直接操作硬件的接口。

**简单地说，你只需要对硬件有原理性的理解，就可以信赖硬件的可靠性，安安心心用高级语言来写程序。**无论是写操作系统、编译器这样的硬核代码，还是写 Web 应用、手机 App 这样的应用层代码，你都可以做到心里有底。

如上图，学习组成原理之后，向下，你可以学习数字电路相关的课程，向上，你可以学习编译原理、操作系统这些核心课程。它会让你真正对计算机的知识有一个全局的了解。

当然，这门课还可以直接解决你在并发编程、性能优化中经常遇到的一些困惑，比如 CPU Cache 的原理是什么，CPU 和 I/O 之间是如何通信的，虚拟内存是要解决什么问题。

如果你看过倚天屠龙记，会发现张无忌几个时辰，就把别人几十年没有练成的乾坤大挪移学会了，最根本的原因，是他有“九阳神功”练就的内功底子！

同样的，深入学习这门“底层知识”，就是在练扎马步、核心肌肉力量，提升你自己的“根骨”和“资质”，从而拔高你发展的上限。

在很早之前，极客时间的编辑找到我，想让我开一个 ** 计算机组成原理的课程，在考研统考的 4 门核心基础课程中，极客时间已经出了数据结构与算法、操作系统，计算机网络相关的 3 门很受欢迎的计算机基础课程，这是第 4 门也是非常重要的第一课，** 等你做了多年开发以后，会发现，原来这么多年就是围绕这 4 门课程打转。

我身边想打好这门“硬核内功”的工程师很多，大都是买了资料，前面 100 页已经发黄了，后面 500 页从来没有打开过；不少非科班出身的程序员，直接说“这些书根本看不懂”，典型的“买书如山倒，读书如抽丝”。

总结大家的学习体验就是：很底层，很重要，但是太抽象，概念多，难理解，不好学以致用。

基于此，我和极客时间共同打磨了《深入浅出计算机组成原理》专栏，不同于学校的课程和市面上的其他资料，在这个专栏构思之初，我就给自己定了一个交付目标：

我会结合自己多年硬件研究和软件开发经验，通过日常工作实际场景 + 硬件发展历史 + 软件开发案例，深入浅出的为你讲解计算机组成原理的核心知识，教你真正看懂、学会、记住，从源头理解软、硬件的共同之处，洞悉性能问题的本质，学以致用。

我是谁？

我是徐文浩，一个目前正在创业的工程师。如果**从 7 岁第一次在少年宫写程序开始算起，到今天，我的码龄快有 30 年了。**2005 年上海交通大学计算机系毕业后，在 Trilogy Software 写过各种大型企业软件；曾任 MediaV 技术总监，从零开始搭建支撑每天百亿流量的广告算法系统，提升了十倍以上的广告收入和 ROI；2016 年底进军人工智能领域。我创办的 BotHub.AI，是唯一进入 F8 大会开发者代表的中国公司。

为了方便大家的学习，我特地整理了一份学习脑图，希望你对将要学习的内容有个总纲的了解，做到心中有数。

你能获得什么？

1. 学以致用的计算机底层知识

在专栏中，我将以日常开发中的真实案例，让你理解计算机的各个组件是怎么运作的，遇到问题的根源是什么，从知识→应用→知识，形成闭环，学以致用。

比如说，CPU 里面的冒险和分支预测的策略，就好像在接力赛跑里面后面几棒的选手早点起跑，如果交接棒没有问题，自然占了便宜，但是如果没能交接上，就会吃个大亏。

2.30+ 计算机组成原理核心要点

知识点琐碎难记？没关系，我会把整个的计算机组成原理通过指令、计算、CPU、存储系统和 I/O 串起来，以一个程序的执行过程进行逐层分解，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. 洞悉性能问题的本质

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。而我们想要解决性能问题，其实就是在此基础上，去关注时钟周期时间、每条指令的平均时钟周期数 CPI、指令数。

4. 组成原理在工业界的实际应用

理解了计算机各个组件的运作之后，最后我将手把手带你实操。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。

**总之，学好这门“硬核内功”，**会让你在整个软件开发领域中，看到更加广阔的天地，它还会为你带来更多的职业发展机会，比如像我自己的团队里，有个小伙伴开始是做算法应用开发的，因为有扎实的计算机基础知识，后来就转去开发 TVM 这样的深度学习编译器了，是不是很厉害？

最后，给大家推荐一个前端学习进阶内推交流群685910553（前端资料分享），不管你在地球哪个方位，
不管你参加工作几年都欢迎你的入驻！（群内会定期免费提供一些群主收藏的免费学习书籍资料以及整理好的面试题和答案文档！）

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愿大家都能在编程这条路，越走越远。