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

程序员三大浪漫–编译原理+操作系统+图形学

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）。
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〖课程目录〗:

• 第1章 学前导学(要有准备有目标的学) 3 节 | 26分钟
• 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。
• • 视频：1-1 学前方向标 (11:51)
  • 视频：1-2 课程中的工具以及学习方法 (13:17)
  • 图文：1-3 一份老仙学习秘诀请你签收
• 第2章 计算机理论引导（理解计算机）7 节 | 122分钟
• 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。
• • 视频：2-1 什么是计算机 (16:07)
  • 视频：2-2 CPU的工作原理——内存、寄存器和ALU (17:40)
  • 视频：2-3 指令入门(1)——指令的组成部分 (09:11)
  • 视频：2-4 指令入门(2)——寻址模式、浮点数和指令分类 (17:30)
  • 视频：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） (19:11)
  • 视频：2-6 我的第一个汇编程序——实现一个求阶乘的递归函数(coding) (27:15)
  • 视频：2-7 中断和中断向量 (14:13)
• 第3章 【 编译原理】概述（理解编译器） 5 节 | 40分钟
• 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。
• • 视频：3-1 编译原理课程介绍 (06:51)
  • 视频：3-2 编译原理——研究翻译的科学 (09:26)
  • 视频：3-3 编译器和解释器 (09:53)
  • 视频：3-4 编译器的工作流程 (13:30)
  • 作业：3-5 【讨论题】编译器架构有什么不同？
• 第4章 【 编译原理】词法分析（实现一个词法分析器） 13 节 | 181分钟
• 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。
• • 视频：4-1 词法分析器简介 (03:10)
  • 视频：4-2 (编程lexer01)词法分析器的接口(Java和Js) (09:42)
  • 视频：4-3 编译器基础能力设计——实现流的peek和putBack操作 (07:39)
  • 视频：4-4 (编程Lexer01 Java)——实现流的peek和putBack操作 (20:22)
  • 视频：4-5 (编程Lexer02 Javascript)——实现流的peek和putBack操作 (18:24)
  • 视频：4-6 tips：坚持编写测试用例 (03:24)
  • 视频：4-7 词法相关理论和正则 (13:10)
  • 视频：4-8 (编程lexer03 Java)——有穷状态机实现词语提取（上） (17:53)
  • 视频：4-9 (编程lexer03 Java)——有穷状态机实现词语提取（下） (23:19)
  • 视频：4-10 (编程lexer03 Javascript)——有穷状态机实现词语提取(上) (13:47)
  • 视频：4-11 (编程lexer03 Javascript)——有穷状态机实现词语提取(下) (19:53)
  • 视频：4-12 (编程lexer04 Java)——完整的词法分析器 (16:39)
  • 视频：4-13 (编程lexer04 Javascript)——完整的词法分析器 (13:36)
• 第5章 【 编译原理】语法分析（实现一个语法分析器）20 节 | 323分钟
• 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。 …
• • 视频：5-1 数据结构引导——树和抽象语法树 (28:24)
  • 视频：5-2 (parser01 java) 定义抽象语法树 (11:39)
  • 视频：5-3 (parser01 javascript) 定义抽象语法树 (12:45)
  • 视频：5-4 最简表达式分析过程 (09:51)
  • 视频：5-5 (编程parser02 java)——实现最简Parser (20:37)
  • 视频：5-6 (编程parser02 javascript——实现最简Parser (19:59)
  • 视频：5-7 TinyScript表达式解析——优先级和去左递归 (12:50)
  • 视频：5-8 (编程 parser03 java) TinyScript表达式解析 (28:36)
  • 视频：5-9 （编程 parser03 javascript) TinyScript表达式解析 (23:29)
  • 视频：5-10 (编程 parser04 java) 树的后序遍历——表达式验证 (14:42)
  • 视频：5-11 （编程 parser04 javascript) 树的后序遍历——表达式验证 (14:30)
  • 视频：5-12 语法分析的整体程序 (06:35)
  • 视频：5-13 (编程 parse05 java)语法分析整体程序(上)- (17:47)
  • 视频：5-14 (编程 parse05 java)语法分析整体程序(下)- (16:43)
  • 视频：5-15 (编程 parser05 javascript）语法分析整体程序（上） (26:39)
  • 视频：5-16 (编程 parser05 javascript）语法分析整体程序（下） (19:28)
  • 视频：5-17 拾遗——那些穿插在迭代中的重构 (14:47)
  • 视频：5-18 补课——大批递归来袭之应对 (16:38)
  • 视频：5-19 词法语法部分总结——领域驱动视角 (06:44)
  • 作业：5-20 【讨论题】领域驱动开发和元编程的关系
• 第6章 【 编译原理】语法制导翻译（实现中间语言翻译器）14 节 | 192分钟
• 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。 …
• • 视频：6-1 综合部分序章——三地址代码 (10:47)
  • 视频：6-2 构造三地址代码——基于SDD的翻译 (10:39)
  • 视频：6-3 词法作用域和符号表 (12:56)
  • 视频：6-4 （编程trans 01 java) 实现符号表 (22:44)
  • 视频：6-5 （编程trans 01 javascript) 实现符号表 (16:23)
  • 视频：6-6 三地址代码的表示 (03:13)
  • 视频：6-7 编程 trans02 java) 三地址代码的表示 (11:25)
  • 视频：6-8 （编程 trans02 javascript)三地址代码的表示 (13:12)
  • 视频：6-9 翻译的整体过程和表达式 (04:05)
  • 视频：6-10 (编程 trans 03 java）翻译的整体过程和表达式 (13:52)
  • 视频：6-11 (编程 trans 03 javascript)翻译的整体过程和表达式 (12:35)
  • 视频：6-12 翻译——作用域的处理 (07:44)
  • 视频：6-13 (编程 trans 04 java)翻译——作用域和整体程序 (22:43)
  • 视频：6-14 (编程 trans 04 javascript)翻译——作用域和整体程序 (29:11)
• 第7章 【 编译原理】程序运行环境（实现一个虚拟机）9 节 | 102分钟
• 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。
• • 视频：7-1 冲刺——用虚拟机执行TinyScript程序 (15:38)
  • 视频：7-2 (编程 java vm 01）指令和程序表示 (12:02)
  • 视频：7-3 生成器——将三地址代码转化成指令 (12:42)
  • 视频：7-4 (编程 java vm 02）指令翻译过程讲解 (11:28)
  • 视频：7-5 (编程 java vm 02）补课——神奇的位运算 (08:33)
  • 视频：7-6 (编程 java vm 03）虚拟机—— 指令的编码和解码 (16:22)
  • 视频：7-7 (编程 java vm 04）虚拟机执行程序 (15:32)
  • 作业：7-8 【讨论题】我要写语言怎么办？有没有编译器生成工具？
  • 视频：7-9 课程总结——如何做一个优秀的架构师 (08:46)
• 第8章 【 操作系统】概述（历史和核心概念）4 节 | 50分钟
• 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。 …
• • 视频：8-1 课前导学——学好操作系统要注意什么 (05:13)
  • 视频：8-2 什么是操作系统 (10:48)
  • 视频：8-3 操作系统的历史 (17:46)
  • 视频：8-4 内核和内核设计 (15:22)
• 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）10 节 | 85分钟
• 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。 …
• • 视频：9-1 应用程序的抽象——进程 (14:33)
  • 视频：9-2 进程的三态和中断响应 (09:25)
  • 视频：9-3 多道程序设计和CPU利用率 (05:24)
  • 视频：9-4 线程——轻量级的进程 (10:05)
  • 视频：9-5 竞争条件和临界区 (05:02)
  • 视频：9-6 解决竞争条件的算法——严格轮换法和Peterson算法 (10:11)
  • 视频：9-7 锁的基础——硬件TSL和XCHG (06:46)
  • 视频：9-8 信号量(Semaphore)和互斥量(Mutex) (16:19)
  • 视频：9-9 总结——万变不离其宗(1) (07:14)
  • 作业：9-10 【讨论题】高并发领域应该开几个线程？
• 第10章 【 操作系统】调度算法入门（理解任务调度的模型）4 节 | 41分钟
• 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。
• • 视频：10-1 调度问题概述 (11:51)
  • 视频：10-2 补课——优先级队列 (09:40)
  • 视频：10-3 调度算法选讲 (05:26)
  • 视频：10-4 实战哲学家就餐问题 (13:25)
• 第11章 【操作系统】内存管理（内存分配回收全面解答）7 节 | 105分钟
• 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。
• • 视频：11-1 内存部分导学 (12:54)
  • 视频：11-2 地址空间——存储器模型的抽象 (16:14)
  • 视频：11-3 虚拟内存、页表和mmu (21:10)
  • 视频：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 (21:07)
  • 视频：11-5 垃圾回收算法选讲——基于引用计数的内存回收算法 (11:48)
  • 视频：11-6 垃圾回收算法选讲——标记、扫地、整理 (13:37)
  • 视频：11-7 垃圾回收算法选将——分代算法 (08:02)
• 第12章 【 操作系统】文件系统（底层数据结构设计与抽象）6 节 | 70分钟
• 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。
• • 视频：12-1 文件系统和磁盘 (15:38)
  • 视频：12-2 文件和文件的表示 (18:10)
  • 视频：12-3 共享文件和目录 (11:48)
  • 视频：12-4 虚拟文件系统(VFS)和基于日志的文件系统 (08:01)
  • 作业：12-5 【讨论题】日志文件系统数据格式是怎样的？
  • 视频：12-6 场景思考100W并发——epoll，select和poll (15:43)
• 第13章 【图形学】概要（小白学图形学第一步）9 节 | 120分钟
• 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。 …
• • 视频：13-1 图形学部分导学 (10:36)
  • 视频：13-2 图形学的基本概念和应用场景 (06:35)
  • 视频：13-3 图形学历史概述 (21:18)
  • 视频：13-4 向量的世界 (13:20)
  • 视频：13-5 圆的世界 (17:26)
  • 视频：13-6 向量的点乘和叉乘 (18:33)
  • 视频：13-7 矩阵的乘法(1) (16:36)
  • 视频：13-8 三角形网格(1) (06:31)
  • 视频：13-9 渲染图形——从顶点到视区(1) (08:24)
• 第14章 【图形学】 图形渲染流程和WebGL初探（从helloworld逐渐深入）10 节 | 194分钟
• 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。
• • 视频：14-1 webgl的第一个程序(上) (20:30)
  • 视频：14-2 webgl的第一个程序(下) (24:15)
  • 视频：14-3 WebGL图形渲染管道 (12:36)
  • 视频：14-4 传递数据给GLSL——Buffer管理 (23:07)
  • 视频：14-5 绘制3d图形——旋转的立方体 (20:01)
  • 视频：14-6 2d变换和实战（上） (17:14)
  • 视频：14-7 2d变换和实战（下） (16:28)
  • 视频：14-8 3d观察——投影和透视 (28:25)
  • 视频：14-9 简单三维变换和模型的封装.mp4 (21:42)
  • 视频：14-10 3D观察——眼睛和摄像头 (09:22)
• 第15章 【图形学】GLSL（多例子教你用着色器）6 节 | 81分钟
• 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。
• • 视频：15-1 GLSL基础语法 (08:40)
  • 视频：15-2 纹理入门——给图形增加纹理 (20:06)
  • 视频：15-3 手把手制作球面贴图——地球仪和笑脸 (15:14)
  • 视频：15-4 制作一个游戏角色(上)——模型组合 (17:13)
  • 视频：15-5 制作一个游戏角色(中）—— 多纹理的原理和处理 (08:33)
  • 视频：15-6 制作一个游戏角色(下）—— 实现动画 (10:54)
• 第16章 【图形学】光照和光线追踪（理解世界最核心的——光）5 节 | 63分钟
• 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。
• • 视频：16-1 光照部分导学 (07:33)
  • 视频：16-2 为模型增加直线光源 (18:20)
  • 视频：16-3 点光源 (13:22)
  • 视频：16-4 制作手电筒效果 (11:32)
  • 视频：16-5 光线追踪介绍 (11:46)
• 第17章 【图形学】游戏开发（一起实现一个射击类的3D游戏）7 节 | 92分钟
• 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。
• • 视频：17-1 游戏开发部分导学 (16:45)
  • 视频：17-2 构造游戏地图——2.5D网格和基础架构 (15:54)
  • 视频：17-3 为角色创建AI——Agent设计模式 (09:22)
  • 视频：17-4 多个GLSL之间切换和Framebuffer (14:05)
  • 视频：17-5 用户交互——选择3D模型 (17:15)
  • 视频：17-6 多状态切换——战斗效果 (07:43)
  • 视频：17-7 图形学总结和后续学习建议 (10:12)

〖视频截图〗: