计算机系统基础

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计算机学院

课程学习内容

计算机系统基础，也就是 ICS，是计算机学院的镇院神课，它不仅仅是一门课，更是一场从底层硬件到高层软件的通天之旅。

这门课将带你跨越“程序编写”与“程序运行”之间的鸿沟，内容涵盖以下板块：

1. 数据的底层表示
2. 计算机是如何用 0 和 1 表示整数、浮点数和字符的？

3. 为什么 x + y < x 在计算机里可能是真的？（溢出与补码的奥秘）

4. 程序的机器级代码

5. 通过汇编语言（x86-64, RISCV），你将亲眼看到 C 语言的 if、loop、function 在 CPU 指令集层面是如何被精准执行的。

6. 存储器层次结构

7. 探索 CPU 缓存（Cache）、内存与磁盘之间的速度鸿沟。

8. 学习如何编写“对缓存友好”的代码，让程序的性能提升数倍。

9. 异常控制流与系统调用

10. 理解操作系统如何通过进程切换实现“并发”。
11. 揭秘信号处理（Signal）以及 fork() 是如何创造出“双胞胎”进程的。
12. 如何利用中断实现I/O。

如果你曾有过以下疑惑，ICS 就是为你准备的：

• 从“黑盒用户”到“造物主”：以前你只是在写代码，现在你会明白每一行 C 语言如何变成电信号，如何在内存里布局。这种通透感会让你对编程的理解产生质变。
• 硬核实战的快感：
• 构建终身受用的底层底座：无论未来你想搞 AI、大数据、还是操作系统，CSAPP 提供的“系统思维”都是最稳固的地基。它能让你在遇到诡异的系统 Bug 时，拥有直觉般的排查能力。

“只有理解了系统，你才能真正掌控代码。”

这门课确实有难度，甚至可能会让你掉不少头发，但当你写出第一个能运行的系统级程序时，你会发现，你终于从一个“码农”开始向“计算机科学家”迈进。

你想先了解一下 CSAPP 中最著名的五个 Lab 分别在做什么吗？我可以为你详细拆解。