大学计算机必修课新讲–编译原理+操作系统+图形学

大学计算机必修课新讲编译原理+操作系统+图形学，已完结

围绕核心脉络重学计算机底层知识，学到大学教不到的，学会大学教不会的

课程介绍

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。

课程目录

第1章 学前导学(要有准备有目标的学)

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。

第2章 计算机理论引导（理解计算机）

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。

第3章 编译原理概述（理解编译器）

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。

第4章 词法分析（实现一个词法分析器）

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。

第5章 语法分析（实现一个语法分析器）

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。

第6章 语法制导翻译（实现中间语言翻译器）

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。 …

第7章 程序运行环境（实现一个虚拟机）

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。

第8章 操作系统概述（历史和核心概念）

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。 …

第9章 进程和多线程（多线程算法全解和实战高并发）

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。 …

第10章 调度算法入门（理解任务调度的模型）

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。

第11章 内存管理（内存分配回收全面解答）

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。

第12章 文件系统（底层数据结构设计与抽象）

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。

第13章 图形学概要（小白学图形学第一步）

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。 …

第14章 图形渲染流程和WebGL初探（从helloworld逐渐深入）

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。

第15章 GLSL（多例子教你用着色器）

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。

第16章 光照和光线追踪（理解世界最核心的——光）

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。

第17章 游戏开发（一起实现一个射击类的3D游戏）

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。

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