計算機科班比其它專業(yè)有多少優(yōu)勢呢？
導讀：什么是計算機系統(tǒng)？
作者 / 來源：編程指北（ID：cs_dev）
經(jīng)常會有小伙伴問：“現(xiàn)在生化環(huán)材、機械這些專業(yè)自學 Java等語言后都可以找軟件開發(fā)相關(guān)工作，那么計算機科班的學生學了這些課程又有什么優(yōu)勢呢？”
個人覺得就是系統(tǒng)學習過計算機課程的，應該建立起計算機系統(tǒng)能力，也就是在寫代碼、設計程序的時候會站在系統(tǒng)的角度考慮，怎么樣才更加高效，或者說符合計算機的思維方式。
那么我們常說的計算機系統(tǒng)又是什么東西呢？
我看過很多同學將?計算機系統(tǒng)?和?操作系統(tǒng)?劃等號，尤其是網(wǎng)上很多同學推薦操作系統(tǒng)書籍，竟然把《深入理解計算機系統(tǒng)》這本書放在首位，盡管 CSAPP 這本書內(nèi)有部分 OS 內(nèi)容，但是我仍然覺得它更是偏向“計算機系統(tǒng)”而非“操作系統(tǒng)”。
我理解中的計算機系統(tǒng)應該是包括計算機組成、存儲層次、IO、高級語言程序及其實現(xiàn)機制、指令集、操作系統(tǒng)、編譯器、鏈接器、加載等。
匯總起來就是：
一個程序在計算機中到底是如何運行的。
學習這些東西個人覺得并不是說就能讓你怎么牛，這肯定不行，只是這些系統(tǒng)的知識能夠在學習其它應用知識的時候幫助我們快速遷移學習，比如時空開銷、緩存與局部性、分治、并發(fā)和并行、遠程過程調(diào)用、同步異步、吞吐率和時延等概念，在實際項目中也經(jīng)常會涉及到。
但是呢，國內(nèi)大部分高校比較缺乏“計算機系統(tǒng)”方面的課程，只有少數(shù)高校有開設相關(guān)課程，比如南大計算機系統(tǒng)、交大等。
我們學校從 CMU 引進過 ICS（Introduction to Computer System），我們這叫做系統(tǒng)級編程：System Programming，教材就是使用的 CSAPP，不過有一些章節(jié)也沒有上，也是靠自學。
到底什么叫系統(tǒng)編程呢？
系統(tǒng)編程真的和好的軟件工程是不同的嗎？這不一定。但是問題在于，軟件工程和底層編程通常是孤立地教授的。雖然大部分的軟件工程課程是以 Java 為中心的 “書寫良好的接口和測試”，但我們也應該教給學生如何設計有重大資源限制的系統(tǒng)?；蛟S我們將底層編程叫做“系統(tǒng)編程”，是因為很多有趣的軟件系統(tǒng)是底層的（如數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)等等）。由于底層系統(tǒng)有很多的限制，因此需要設計者進行創(chuàng)造性的思考。
把系統(tǒng)編程叫做底層編程可能更好理解，就是直接面對各種底層機器細節(jié)。
如果你大學沒有相關(guān)課程的話，建議可以去看看 CSAPP，國外也有幾門不錯的這方面課程，大家感興趣的話可以去了解下：
01 麻省理工
麻省理工電子工程與計算機課程系下面的 EE (electrical engineering) 和 CS (com- puter science) 都開設的基礎課程:
MIT 6.004 計算結(jié)構(gòu) (com- putation structures)
這是一門貫穿整個計算機系統(tǒng)的課程。這門課包括硬件方面的門電路、功能 部件、單周期和流水線 CPU 之間的核心內(nèi)容。
其次是軟件方面的 C 語言、匯編語言、機器指令之間的基本內(nèi)容，還涉及到過程調(diào)用、系統(tǒng)調(diào)用、進程、并行、性能評估等一些重要概念。
整體約等于 = 計組 + C ?+ 匯編 + 一些操作系統(tǒng)概念
教材是《計算機系統(tǒng)設計原理導論》
可以直接在瀏覽器搜索相關(guān)課程資源學習，B 站也有視頻。
02 卡耐基梅隆 & 斯坦福
CMU 計算機學院與斯坦福計算機科學系比較類似，多個專業(yè)培養(yǎng)方案都有計算機系統(tǒng)或計算機工程。
這兩所學校都有一門為計算機科學=專業(yè)學生開設的貫穿整個計算機系統(tǒng)的基礎課。
其中 CMU 是 CS 213，斯坦佛是 CS 107，CS 107 我完整的看完了，不過是很早以前的視頻，當時還叫做 Programming Paradigms 編程范式，這門課我在星球也多次推薦過了，真的對你理解整個計算機、底層非常有幫助。
但是現(xiàn)在似乎叫計算機系統(tǒng)，這門課的重點在于計算機的基礎設計和構(gòu)建，尤其是學習軟件編譯的時候，運行一個程序會發(fā)生什么，以及程序是如何在內(nèi)存中運行的。
課程官網(wǎng):
http://web.stanford.edu/class/cs107/
兩所學校用的教材都是大名鼎鼎的 《深入理解計算機系統(tǒng)》，課程內(nèi)容和實驗內(nèi)容差不多，都是通過一組精心設計的 C 語言編程實驗， 讓我們能夠更好地了解高級語言程序轉(zhuǎn)換為機器代碼的過程，深刻理解底層機器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
也算是為后續(xù)的體系結(jié)構(gòu)、編譯原理、操作系統(tǒng)等課程打下良好的基礎。
這個課程，配套的實驗是精華，CMU 的總共 7 個實驗，涉及數(shù)據(jù)的表 示、Cache、緩沖區(qū)溢出、 過程調(diào)用及棧的構(gòu)成與使用、堆內(nèi)存分配器、webproxy 等，我記得我們當時還做過一個給 C 寫一個垃圾回收器，就是自己把 malloc 和 free 包起來做內(nèi)存管理，好像是用的可達性分析，反正是最簡單的做法，當時還寫了個報告：
但是說實話，在國外都是在大一階段上的課程，但是我們學校安排在了大三哈哈哈，現(xiàn)在回過去看，大一讓我去上這個課，似乎也看不懂。。。
除了這三個學校，還有加州伯克利的 Computer Architecture 也挺不錯的，總體來說這些課程內(nèi)容都是比較接近的，主要涵蓋以下主題：
C語言→匯編→指令 →微體系結(jié)構(gòu);編譯 →鏈接→裝入→執(zhí) 行
程序性能優(yōu)化、 存儲器結(jié)構(gòu)與管理、 并發(fā)和多線程、網(wǎng)絡 編程
應 用級并行→數(shù)據(jù)級并行→ 線程級并行→指令級并行
大家在學校有時間的話，可以去找相關(guān)資料來學習，美國 CS 四大名校的課程體系都很不錯， 非常注重計算機系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。
并且，在課程內(nèi)容橫跨整個計算機系統(tǒng)，形成一條縱向的主線，把計算機里的每一層都串起來，而國內(nèi)的課程體系更傾向于分層講解。
比如自底向上的計組、數(shù)字邏輯、匯編語言、高級語言程序設計、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡、編譯原理等，課程之間的聯(lián)系比較少，這也導致了學生對 整個計算機系統(tǒng)的認識過程就像 “瞎子摸象”一樣，很難形成一個完整的認識。
這也正是知乎上這個問題的解決方法：
推薦語：本書是一本將計算機軟件和硬件理論結(jié)合講述的經(jīng)典教程，內(nèi)容覆蓋計算機導論、體系結(jié)構(gòu)和處理器設計等多門課程。卡內(nèi)基-梅隆大學、北京大學、上海交大等國內(nèi)外眾多知名高校選用指定教材。本書的最大優(yōu)點是為程序員描述計算機系統(tǒng)的實現(xiàn)細節(jié)，通過描述程序是如何映射到系統(tǒng)上，以及程序是如何執(zhí)行的，使讀者更好地理解程序的行為，以及造成效率低下的原因。
推薦語：計算機程序硬件軟件從底層實現(xiàn)到高層展現(xiàn)原理講解，對底層知識的多個主題進行了公平的覆蓋。