计算机基础——更适合程序员的编程必备基础知识（完结）

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一、硬件基础与计算机体系结构

冯·诺依曼体系与硬件组成

核心组件：CPU（指令周期与流水线优化）、内存（DRAM与SRAM差异）、I/O设备（中断机制与DMA传输）的协同工作原理1613

性能指标：时钟频率（GHz）与IPC（每时钟周期指令数）的关系，缓存命中率对程序性能的影响613

数据表示与处理

原码/补码/浮点数（IEEE 754标准）在编程中的实际应用场景（如数值溢出判断）714

内存对齐原则（结构体优化）与字节序（大端/小端）对网络数据传输的影响514

二、操作系统与系统编程

内核机制深度解析

进程管理：上下文切换开销分析、协程与线程的调度差异（用户态/内核态切换对比）512

虚拟内存：页表映射（多级页表设计）、缺页异常处理与内存压缩技术（ZRAM应用）514

文件系统与I/O优化

文件描述符（FD）与VFS抽象层，零拷贝技术（sendfile与mmap）在Web服务器中的应用512

三、数据结构与算法核心

基础数据结构实战

哈希表（开放寻址与链地址法碰撞处理）、B+树在数据库索引中的实现原理217

图算法：Dijkstra最短路径在导航系统的优化（优先队列选择）17

算法优化方法论

时空复杂度分析的工程实践（如Redis跳表与红黑树的选择依据）217

动态规划状态压缩技巧（背包问题空间优化）17

四、网络与分布式系统

网络协议栈精要

TCP拥塞控制（BBR算法）、HTTP/3的QUIC协议如何解决队头阻塞问题1218

Websocket长连接与心跳包设计（物联网设备保活机制）18

分布式系统设计

CAP定理在微服务架构中的权衡（如电商系统AP优先策略）18

一致性哈希算法在Redis集群分片中的应用18

五、数据库与存储工程

关系型数据库内核

InnoDB事务隔离级别（MVCC实现）、间隙锁（Gap Lock）与幻读的解决方案514

索引优化：覆盖索引与最左前缀原则在慢查询分析中的应用1417

NoSQL与新兴存储

时序数据库（InfluxDB）的存储引擎设计（LSM树与TSM对比）18

六、编译原理与系统级编程

编译流程深度实践

词法分析（正则引擎实现）、语法树生成（AST优化技巧）310

LLVM中间表示（IR）在跨平台编译中的应用（如Rust语言后端）10

内存安全与性能调优

Rust所有权机制如何防止内存泄漏（对比C++智能指针）10

CPU性能计数器（perf工具）在热点代码定位中的使用514

七、开发者进阶与职业发展

软技能与工具链

Git高级用法（rebase与cherry-pick）、CI/CD流水线设计（GitHub Actions实战）1618

调试技巧：GDB逆向工程与eBPF动态追踪技术514

前沿技术融合

WebAssembly在边缘计算中的应用（FFmpeg编解码移植案例）18

异构计算：CUDA并行编程与NPU推理框架部署613

实战项目与学习路径

系统级项目

实现简易操作系统（内存管理+进程调度）、手写TCP/IP协议栈514

工业级场景

电商秒杀系统（分布式锁与库存一致性保障）、物联网网关（MQTT协议与边缘计算）18