计算机必读基础书籍_计算机底层逻辑书

一：故事背景

1.1 前言

最近在搞计算机基础的学习。一共学习了5本书。分别是 计算机组成、操作系统、编译原理、计算机网络原理、数据库。这几本书在自考与软考的时候，都进行过相应的学习，这次算是一个回顾，系统的回顾了这些基本的计算机数据。一直从硬件的构成，学到了与硬件交互的操作系统。从操作系统学到了编译高级语言与底层交互的编译原理，从编译原理学到了上层的数据库软件。从上层的数据库软件又学到了多个计算机之间交互的网络原理。

1.2 提示

今天就总结总结这五本数的基础知识，每部分知识对应的具体书籍我都放到了网盘里，并且以超链接的方式放到了正文内，大家如果有需要可以自取。

二：计算机组成

书籍链接：计算机组成原理

2.1 是什么

• 计算机组成原理是计算机科学中的一个基础学科，主要研究计算机硬件系统的结构、功能、性能和实现原理等方面的知识。
• 它涵盖了计算机的各种硬件组件，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备、总线等。
• 计算机组成原理的主要目标是了解计算机系统的内部结构和工作原理，为计算机系统的设计、优化和维护提供理论基础和技术支持。
• 它也是计算机科学和工程领域中必不可少的一门基础课程。

2.2 有什么

计算机组成原理包括以下内容：

2.2.1 计算机系统概述

介绍计算机系统的基本概念、发展历程和结构层次，阐述计算机系统的组成和功能。

2.2.2 数据信息的表示

介绍计算机中各种数据类型的表示方法，包括二进制、八进制、十进制、十六进制等表示方式，以及如何在计算机中表示数字、字符、图形等信息。

2.2.3 运算方法与运算器

介绍计算机中各种运算的方法，包括算术运算、逻辑运算、移位运算等，并介绍运算器的构成和工作原理。

2.2.4 存储系统

介绍计算机中各种存储器的类型和特点，包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪存、磁盘等，并介绍存储器的寻址方式和存取周期。

2.2.5 指令系统

介绍计算机中各种指令的类型和格式，包括数据传输指令、算术逻辑指令、控制指令等，并介绍指令的编码方式和执行方式。

2.2.6 中央处理器

介绍计算机中的中央处理器（CPU），包括控制器和运算器的功能和组成，以及指令执行的过程和时序。

2.2.7 指令流水线

介绍计算机中的指令流水线技术，包括流水线的基本原理、流水线的优化方式和流水线的冲突处理方式。

2.2.8 总线系统

介绍计算机中的总线系统，包括数据总线、地址总线、控制总线等，以及总线的特点和传输方式。

2.2.9 输入输出

介绍计算机中的输入输出设备，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，以及输入输出的方式和接口。

2.3 思维导图

下面为我对计算机组成原理的思维导图总结，按照书籍的主要内容进行了分类

三：操作系统

书籍链接：操作系统

3.1 是什么

操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件和软件资源的基本软件系统。它是计算机系统的核心组件，负责管理和分配计算机的各种资源，包括处理器、内存、存储器、输入输出设备等。操作系统还提供了一系列的服务和接口，使得用户可以方便地使用计算机，并且为应用程序提供了良好的运行环境

3.2 有什么

3.2.1 进程管理

进程是计算机中运行中的程序的实例，进程管理是操作系统的重要功能之一。操作系统可以管理和调度多个进程同时运行，包括进程的创建、撤销、调度、通信和同步等。进程调度算法是进程管理的核心之一，通过选择合适的进程调度算法，可以提高系统的效率和响应速度。

3.2.2 内存管理

内存是计算机中重要的资源之一，操作系统需要管理计算机中的内存资源，包括内存分配、回收、地址映射、页面置换等。操作系统还需要处理内存的碎片问题，以保证系统的效率和稳定性。

3.2.3 文件系统

文件系统是操作系统的重要组成部分，它可以管理计算机中的存储器，并提供文件的创建、读取、写入、删除等操作。文件系统还需要保证文件的安全性和完整性，以防止数据丢失或者损坏。

3.2.4 I/O设备管理

I/O设备是计算机系统中重要的组成部分，操作系统需要管理和控制各种I/O设备，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。操作系统还需要提供相应的驱动程序和接口，以便应用程序可以方便地使用这些设备。

3.2.5 进程调度与死锁

进程调度算法是操作系统的核心之一，它可以控制进程的执行顺序和优先级，以提高系统的效率和响应速度。死锁是进程管理中常见的问题之一，它是指多个进程在等待其他进程释放资源时，进入了一种相互等待的状态。操作系统需要采取相应的措施，防止死锁的发生。

3.3 思维导图

操作系统主要分为基础介绍、内部、外部、三部分、内部外部是相较于计算机而言

四：编译原理

书籍链接：编译原理

4.1 是什么

编译原理是一门计算机科学中的学科，它研究的是如何将高级程序语言转换成低级机器语言的过程。编译器是实现这一过程的主要工具。编译器将源程序作为输入，通过一系列的转换过程生成目标代码，最终生成可执行程序。编译原理的研究旨在提高编译器的效率和质量，使得程序的执行效率更高、更可靠。

4.2 有什么

4.2.1 编译程序概述

介绍编译器的基本概念、功能和流程。

4.2.2 PL/0 编译程序的实现

PL/0 是一种简单的编程语言，通过实现 PL/0 编译器来学习编译原理的基本知识。

4.2.3 文法和语言

文法是描述编程语言的一种形式化表示方法，语言则是文法所描述的语言集合。

4.2.4 词法分析

将输入的字符流转换成一系列的词法单元，用于后续的语法分析。

4.2.5 自顶向下语法分析

从语法的高层结构开始，逐步向下分析，以确定输入是否符合语法规则。

4.2.6 自底向上优先分析

从输入的底层开始，逐步向上构建语法树，以确定输入是否符合语法规则。

4.2.7 LR分析法

一种自底向上的语法分析方法，通过构建状态机来实现对输入的语法分析。

4.2.8 语法制导翻译和中间代码生成

通过语法制导翻译将语法树转换为中间代码，以便后续代码生成。

4.2.9 符号表

记录程序中所有变量、函数等信息的表格。

4.2.10 目标程序运行时存储组织

描述编译器生成的目标程序在运行时的内存组织方式。

4.2.11 代码生成

将中间代码转换成机器语言的过程。

4.2.12 编译程序的实现途径

实现编译器的方法包括手工实现、使用编译器生成器和使用解释器等。

4.3 思维导图

编译原理主要分为和基础、核心内容与具体的应用

五：数据库

书籍链接：数据库基础

5.1 是什么

数据库是指一个或多个组织在一起的数据集合，以某种有组织的方式存储在计算机系统中，并可被多个应用程序共享和访问。数据库中的数据按照一定的结构进行组织和存储，可以是数字、文本、图片、音频、视频等多种类型的数据。

5.2 有什么

5.2.1 数据库管理系统（DBMS）

负责管理数据的存储、检索、更新、删除等操作，是数据库的核心组件。常见的关系型DBMS包括MySQL、Oracle、SQL Server等，而NoSQL数据库则包括MongoDB、Cassandra等。

5.2.2 数据库设计

包括数据建模、数据库模式设计、数据库逻辑设计和数据库物理设计。数据库设计的目的是为了满足特定的业务需求，提高数据存储和检索的效率。

5.2.3 数据库语言

SQL是关系型数据库的标准查询语言，它提供了数据的基本操作，如增、删、改、查等。此外，一些DBMS还提供了自己的扩展语言，如Oracle的PL/SQL、Microsoft SQL Server的T-SQL等。

5.2.4 数据库编程

数据库编程指在程序中使用数据库进行数据的操作，通常采用API或ORM框架来访问数据库。常见的数据库编程语言包括Java、Python、C#等。

5.2.5 数据库安全与保护

数据库安全是保护数据库免受未经授权的访问、恶意攻击和数据泄露的方法。常用的安全措施包括访问控制、加密、备份和恢复等。

5.2.6 数据库应用设计与开发实例

数据库应用开发通常包括需求分析、设计、实现、测试和部署等阶段，常用的数据库应用开发框架包括Spring、Django、Flask等。

5.2.7 数据管理技术的发展

随着云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展，数据库技术也在不断更新和升级，例如分布式数据库、列存储数据库、图数据库等技术的出现。同时，数据库技术的应用场景也在不断扩展和深化。

5.3 思维导图

数据的知识，主要是按照章节进行的划分。本书中重点讲的是关系型数据库。我们经常使用的mysql就是关系型数据库的一种

六：计算机网络原理

书籍链接：计算机网络原理

6.1 是什么

计算机网络原理指的是计算机网络的基本概念、技术、协议、体系结构、工作原理等方面的知识。计算机网络是指将多台计算机连接起来，使得它们能够互相通信、共享资源的网络系统。

6.2 有什么

计算机网络原理是指介绍计算机网络各个层次的原理和相关技术。它包括以下方面：

6.2.1 计算机网络概述

介绍计算机网络的基本概念、分类、结构、功能、发展历程和应用领域等内容。

6.2.2 网络应用

介绍常见的网络应用，包括Web、电子邮件、文件传输、远程登录、视频会议等，以及网络应用的工作原理、协议和技术等内容。

6.2.3 传输层

介绍传输层协议，如TCP和UDP协议，以及传输层协议的作用、特点、工作原理和应用场景等内容。

6.2.4 网络层

介绍网络层协议，如IP协议、ICMP协议和路由协议等，以及网络层协议的作用、特点、工作原理和应用场景等内容。

6.2.5 数据链路层与局域网

介绍数据链路层协议、局域网的特点、组网技术、拓扑结构和常见协议等内容。

6.2.6 物理层

介绍物理层的特点、数据传输方式、传输介质和常用的物理层协议等内容。

6.2.7 无线与移动网络

介绍无线通信的基本原理、无线网络的结构和技术，以及移动网络的概念、分类、体系结构和技术等内容。

6.2.8 网络安全基础

介绍网络安全的概念、安全威胁、安全机制、防御措施和安全策略等内容，以及网络安全的相关协议和技术。

6.3 思维导图

计算机网络原理比价复杂，学习这门学科的核心就是7层，理解网络原理每一层的不同，那么你离学会这门学科就不远了。

七：五本书的逻辑关系

7.1 计算机组成和计算机网络原理

计算机组成原理是研究计算机硬件系统如何组成和工作的学科，而计算机网络原理则是研究计算机网络如何组成和工作的学科。计算机组成和计算机网络原理共同构成了计算机科学的基础，二者密切相关，相互支持。计算机网络的构成和工作离不开计算机的硬件系统，而计算机的硬件系统又需要网络来进行信息交换和资源共享。

7.2 计算机网络原理和数据库

计算机网络是将分布在不同地方的计算机设备通过通信网络互相连接起来，使之成为一个整体。而数据库则是在这个整体中存储、管理和处理数据的一种技术。计算机网络提供了数据传输的通道，而数据库则提供了数据的管理和处理方式。二者的结合可以实现分布式数据库的概念，即把不同地方的数据存储在不同的数据库中，通过计算机网络连接起来，共同服务于全球范围内的用户。

7.3 数据库和编译原理

编译原理是研究编译程序如何设计和实现的学科，而数据库则是在计算机系统中存储和管理数据的一种技术。编译原理中的语法分析、词法分析等技术可以用于解析和处理数据库查询语言等领域中的语法和语义问题。数据库中的查询优化、索引技术等也可以应用于编译器的优化和代码生成中。

7.4 编译原理和操作系统

操作系统是管理计算机硬件资源和为用户提供服务的一种软件系统，而编译原理则是设计和实现编译程序的学科。操作系统中的编译器可以把用户在操作系统中输入的高级语言程序编译成机器语言程序，以便计算机硬件执行。而编译原理中的词法分析、语法分析、代码生成等技术也可以应用于操作系统中的编译器和解释器的实现。

7.5 操作系统和计算机组成

计算机组成原理和操作系统密切相关，操作系统需要管理和调度计算机的硬件资源，而计算机组成原理则是研究计算机硬件资源的组成和工作原理。操作系统需要了解计算机的硬件系统，才能更好地管理和调度计算机资源。而计算机组成原理中的CPU、存储器、I/O等硬件设备的组成和工作原

7.6 编译原理与操作系统的关系

编译原理和操作系统都是计算机科学的重要基础课程，它们的关系非常密切。在操作系统中，编译器是一个重要的组成部分，它的主要作用是将高级语言源代码转换为可执行的二进制代码。编译原理中的词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等技术都是操作系统中编译器的核心技术。此外，在操作系统中，编译器和解释器是实现系统调用和用户程序运行的重要手段。

7.7 计算机网络原理与数据库的关系：

计算机网络和数据库也是紧密相关的，因为在现代计算机系统中，许多应用程序需要通过网络来访问远程数据库。数据库系统需要使用网络协议来实现数据的远程访问和传输。此外，在大型企业中，数据库系统经常通过网络进行分布式部署和管理。

八：总结&提升

这五本书涵盖了计算机科学中的核心概念和技术，是计算机科学领域的经典教材。通过学习这些书籍，我深入了解计算机系统的构成和原理，学习如何设计和实现计算机程序、操作系统、数据库和网络应用。通过这些知识去编写高效、可靠、安全的代码。
同时，这五本书也帮助我提高了专业水平，在以后工作学习中，一定会更加的得心应手、事半功倍。
希望通过这篇文章可以让读者了解到计算机基础的重要程度，不仅学新的技术还打好基础。