作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生最應(yīng)該學(xué)習(xí)的課程前五位是什么？

1、作為計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，最應(yīng)該學(xué)習(xí)的課程前五位是什么？先列一下我心目中的 T0P5:數(shù)學(xué)課(線性代數(shù)，概率 統(tǒng)計(jì)，離散數(shù)學(xué)，高等數(shù)學(xué) /數(shù)學(xué)分析)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可計(jì) 算理論組成原理和體系結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)另外，這個(gè)問題其實(shí)意 義不大，因?yàn)槿绻阆氤蔀橐粋€(gè)基礎(chǔ)扎實(shí)的CSer,其它課就算不在 TOP5 里面你還得學(xué)，比如數(shù)電 /模電、編譯原理、數(shù) 據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) .一個(gè)更有意義的問題是: 學(xué)了那么多課， 如何把它們串起來，在腦子里這些課程不再是離散的點(diǎn)，而 是一副連通圖，有一種俯瞰的感覺，然后真正形成自己的核 心競(jìng)爭(zhēng)力？關(guān)鍵在于抽象能力。第一次接觸抽象是大學(xué)低年 級(jí)學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，記得很清楚當(dāng)時(shí)學(xué)一個(gè)概

2、念叫抽象數(shù) 據(jù)類型(abstract data type)，大概意思就是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 接口是一回事，實(shí)現(xiàn)是另一回事，比如棧，作為使用者你只 需要知道它有 push、pop、isEmpty 等方法，但它的底層實(shí)現(xiàn) 到底是 array 還是 linked list ，你是不需要知道的。用通俗一 點(diǎn)的話說，抽象就是你好好做自己的事，以及知道別人能幫 你干什么事，至于別人是如何幫你完成的，你沒必要知道。 這個(gè)簡(jiǎn)單的思想大大提高了開發(fā)者的效率，讓開發(fā)者只專注 于要解決的問題，而不是一些細(xì)枝末節(jié)的事。孟巖在他的文 章里也提到過“關(guān)注重點(diǎn)”這件事，雖然沒有明顯地提及抽 象二字，但他的意思和抽象表達(dá)的意思是

3、一樣的:我主張， 在具備基礎(chǔ)之后，學(xué)習(xí)任何新東西，都要抓住主線，突出重 點(diǎn)。對(duì)于關(guān)鍵理論的學(xué)習(xí)，要集中精力，速戰(zhàn)速?zèng)Q。而旁枝 末節(jié)和非本質(zhì)性的知識(shí)內(nèi)容，完全可以留給實(shí)踐去零敲碎 打。原因是這樣的，任何一個(gè)高級(jí)的知識(shí)內(nèi)容，其中都只有一小 部分是有思想創(chuàng)新、有重大影響的，而其它很多東西都是瑣 碎的、非本質(zhì)的。因此，集中學(xué)習(xí)時(shí)必須把握住真正重要那 部分，把其它東西留給實(shí)踐。對(duì)于重點(diǎn)知識(shí)，只有集中學(xué)習(xí) 其理論，才能確保體系性、連貫性、正確性，而對(duì)于那些旁 枝末節(jié)，只有邊干邊學(xué)能夠讓你了解它們的真實(shí)價(jià)值是大是 小，才能讓你留下更生動(dòng)的印象。 如果你把精力用錯(cuò)了地方， 比如用集中大塊的時(shí)間來學(xué)習(xí)那些本來只

4、需要查查手冊(cè)就 可以明白的小技巧，而對(duì)于真正重要的、思想性東西放在平 時(shí)零敲碎打，那么肯定是事倍功半，甚至適得其反。計(jì)算機(jī) 專業(yè)課程之間完全可以用抽象來聯(lián)系：每一門課想做的事就 是利用下層提供的接口， 實(shí)現(xiàn)功能，然后再給上層提供接口。 這樣一層一層的抽象就構(gòu)成了幾乎所有的專業(yè)課。先來看最 高層，問題。剛學(xué)編程的時(shí)候，會(huì)先學(xué)一門課導(dǎo)論課或者編 程入門課，我當(dāng)時(shí)的入門課叫做“程序設(shè)計(jì)”，課程內(nèi)容是介紹一些問題，然后介紹一點(diǎn)編程語言的知識(shí)，作業(yè)是一些 編程問題，比如八皇后、素性測(cè)試之類的比較常規(guī)的編程題。 這門課的目的一般都是介紹“問題”的，介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)有哪些有挑戰(zhàn)的問題，讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)有一個(gè)

5、感性的認(rèn) 識(shí)，而不是對(duì)特定編程語言或者算法的學(xué)習(xí)，所以這類課程 一般用 python 來編程。再往下一層，算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這一 層的目的是學(xué)習(xí) /實(shí)現(xiàn)各種算法 /數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提供給上層功能。 比如排序，問題解決者只要知道這里應(yīng)該用快速排序，而不 是選擇排序，而把快速排序的實(shí)現(xiàn)留給這一層的開發(fā)者，從 而使各種優(yōu)化都可以對(duì)上層透明，比如小數(shù)組變插入排序、 中位數(shù)取 pivot 、三向快速排序等， 這些優(yōu)化調(diào)用者完全不必 要知道， 他只需要知道： 哇，這個(gè)庫提供的快速排序還真快。 再往下一層，語言層，畢竟所有算法都要由某一門語言來實(shí) 現(xiàn)。這一層的存在使得算法的設(shè)計(jì)可以脫離具體的語言。不 同語言又提供了

6、不同的抽象，像函數(shù)式語言就比命令式語言 的抽象級(jí)高，更高的抽象級(jí)意味著更加專注問題本身（不需 要考慮內(nèi)存布局、 CPU 使用等）以及更少的代碼量。再往下 一層，編譯器 /解釋器。我們編寫代碼是用高級(jí)語言，而cpu上執(zhí)行的是機(jī)器碼，所以這個(gè)抽象層幫我們做了這個(gè)轉(zhuǎn)化。 這個(gè)抽象層的好處是，高級(jí)代碼的編寫者完全不需要知道這 個(gè)程序所運(yùn)行的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)，任何有該語言編譯器 /解釋器的機(jī)器，程序都可以跑（從而實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)）。應(yīng)用層開發(fā)者可以不用知道這個(gè)由高級(jí)語言到機(jī)器碼的轉(zhuǎn)化具 體是怎么實(shí)現(xiàn)的，畢竟編譯器優(yōu)化的編寫和優(yōu)化完全是一個(gè) 團(tuán)隊(duì)的工作量，開發(fā)者關(guān)注問題的解決，編譯器負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)化出高效的機(jī)器碼，

7、 各干各的， 這正是抽象的重點(diǎn)。 再往下一層， 操作系統(tǒng)。OS向開發(fā)者抽象了硬件（CPU、內(nèi)存、Disk、 NIC等）,并且以syscall的形式向用戶提供服務(wù)。OS的設(shè)計(jì)是最能體現(xiàn)抽象的，虛擬內(nèi)存和進(jìn)程讓程序以為自己獨(dú)占著 內(nèi)存和CPU，同時(shí)隔離了不同進(jìn)程以防惡意進(jìn)程；文件系統(tǒng)讓用戶可以方便地讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而不需要直接操作底層的 硬盤；文件描述符抽象了底層的設(shè)備（pipe/file/device/socket/ ）。再往下一層，ISA （Instruction set architecture）,俗稱軟件與硬件的接口。這個(gè)俗稱是非常形象的。指令集架構(gòu)，說得簡(jiǎn)單點(diǎn)就是機(jī)器碼，也可以理解為一 個(gè)

8、協(xié)議。 ISA 標(biāo)準(zhǔn)制定者指定一套指令集（比如x86、PowerPC、SPARC）,然后編譯器開發(fā)者需要根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議來編寫對(duì)應(yīng)的編譯器； CPU 制造商需要根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn) / 協(xié)議來制造出支持這套 ISA的CPU （比如intel的CPU支持 x86/x86_64 ）。也就是說，軟件/硬件都依照這個(gè)ISA來設(shè)計(jì)， 那么就可以對(duì)接了。再往下一層，組成原理和體系結(jié)構(gòu)。這 一層要做的事情是借助數(shù)字電路給它提供的功能（組合電路 和鎖存器），來設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)某種ISA的CPU，讓編譯器生成的指令可以在此 CPU 上運(yùn)行。大學(xué)里一般會(huì)開一門叫 “計(jì)算機(jī)組成原理” 的課， 一開始學(xué)單周期 CPU 的實(shí)現(xiàn)

9、（取 指、譯碼、執(zhí)行），為了提高效率又提出了流水線的實(shí) 現(xiàn)。為了發(fā)掘更高的效率，之后又會(huì)學(xué)一門叫“計(jì)算機(jī)體系 結(jié)構(gòu)”的課，這門課的目的是為了發(fā)掘更高的并行，從而制 造出更快的 CPU 。那這一層是如何用數(shù)字電路提供的功能？ 舉兩個(gè)典型例子：一、 CPU 為了做計(jì)算會(huì)有 ALU 模塊，而 ALU 模塊正是一個(gè)組合電路 （輸入確定那么輸出確定） ；二 在流水線寄存器中每一個(gè)時(shí)鐘上升沿都會(huì)保存輸入的值，在 這個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)組合電路會(huì)根據(jù)這個(gè)新值計(jì)算出結(jié)果傳輸 到下一級(jí)流水線寄存器的輸入，等待下一個(gè)時(shí)鐘上升沿的到 來，這里的流水線寄存器正是某種鎖存器的實(shí)現(xiàn)，而 CPU 開發(fā)者并不需要這個(gè)數(shù)字電路模塊是怎

10、么實(shí)現(xiàn)。再往下一 層，數(shù)字電路。這門課的目的是教學(xué)生如何利用基本的門電 路（與非或門）來實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)的功能（譯碼器、多路復(fù)用 器、鎖存器、時(shí)序電路），然后給上層提供功能。上數(shù) 字電路課是一個(gè)用磚搭房子的過程，由基本的門電路開始， 慢慢構(gòu)造出復(fù)雜的電路。數(shù)字電路不需要關(guān)心基本的門電路 是如何實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檫@正是模擬電路向上層提供的功能。再 往下一層，模擬電路。這一層實(shí)現(xiàn)了與或非等基本門電路。 比如非門、與非門、或非門都可以通過若干個(gè) p/n 型 MOS 晶體管構(gòu)成，而與門可以通過連接一個(gè)與非門和非門構(gòu)成， 或門可以通過連接一個(gè)或非門和非門構(gòu)成。很多同學(xué)都覺得 模電對(duì)于計(jì)算機(jī)的同學(xué)不必要學(xué)，而我認(rèn)為相反，它是你構(gòu) 建整個(gè)計(jì)算機(jī)抽象層級(jí)的基石。再往下一層，就不是計(jì)算機(jī) 領(lǐng)域研究的事了。當(dāng)然，還有很多專業(yè)課我并沒有提及，比 如網(wǎng)絡(luò)，它是 OS 提供的抽象之一，以文件的形式提供給用 戶使用；在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)里，又分了好幾層抽象， 這就是我們熟知的 OSI 七層網(wǎng)絡(luò)模型（有時(shí)候被抽象為五層：Appl