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曾经的《深入理解计算机系统》课程笔记重新启航出发，更清晰的知识结构，更细致的概念分析，更紧密的课程关联。从文字到图片完全原创，希望能给大家不一样的阅读体验。

道生一，一生二，二生三，三生万物。计算机中的一二三是什么？它们又是如何构造出如此精彩纷呈的数字世界的？这一讲我们从最基本的数据表示开始，慢慢走进计算机系统的大门。

计算机能读懂的只有零和一，而我们用汇编去和计算机『感同身受』。接近硬件底层，很多代码中再平常不过的概念，具体实现起来则并没有看起来那么『理所当然』。这一讲我们会了解程序到底是如何执行的，在知其所以然后，自然可以发现高效代码的秘密。

我们知道，速度越快的存储，价格也就越贵。计算机作为工程的结晶，是如何从一条规则出发，做到『物美价廉』的呢？这条规则又是什么呢？这一讲我们从不同的存储讲起，看看『带着镣铐跳舞』的最高境界。

不同的代码是如何被拼到一起协同工作的呢？所谓的静态库，动态库又是什么？编译和链接的不同在哪里？这一讲我们结合一丁点编译原理的内容，来说说链接那点事儿。

异常控制流可能是很多人知道却说不清楚具体发生了什么的『著名』概念，什么是异常？系统又是怎么处理这个看起来『不一样』的机制的呢？信号在这里扮演了什么角色？这一讲我们就来讲讲异常与信号到底是怎么回事儿。

Linux 系统中 IO 的概念是非常有趣的，结合『所有东西都是文件』这个抽象，无论是输入输出重定向，还是挂载不同的设备，甚至是网络编程，都可以由系统输入输出这个统一的模型来进行描述。这一讲我们就来了解一下以 stdin, stdout 等为代表的系统输入输出。

进程是操作系统中最重要的抽象，虚拟内存令这一切成为可能，为什么进程可以使用完整且连续的虚拟地址空间，而不需要关注物理内存呢？另外，计算机又是如何管理我们 new 的对象的？这一讲我们就来看看关于内存的这两个重要话题。

在这个网络成为『必需品』的时代，让我们从最原始的 Socket(套接字)开始，来看看程序是如何通过网络进行『沟通』的。更有意思的是，这一讲我们会介绍如何通过 C 语言从零开始实现自己的服务器程序。

进程和线程有什么差别？超线程又是什么意思？为什么多线程能够提高程序执行的速度？是所有情况都适用吗？并行程序有没有什么限制？这一讲我们来聊聊并行与同步这两个『继往开来』的概念。在今后的学习中，大家一定会不止一次发现，很多问题说来说去，其实就是并行与同步的问题。

如果说《深入理解计算机系统》的课本是九十分的话，那么配套的实验少说得有一百五十分。完成实验的过程，也就是深入理解计算机系统的过程，真正动手去做，一是会发现『纸上得来终觉浅』，二是会意识到『知行合一』的重要性。

万事开头难，尤其是和 0 与 1 打交道，和后面的实验相比，这次只能算个热身。但是喜欢运动的都知道，热身很重要！

想体验拆弹部队的千钧一发吗？想当一回柯南来一次『真相只有一个』吗？那么这个实验绝对能给你非同寻常的感受：原来作业可以这么有趣！

漏洞天天听说，为什么溢出了就可以进行攻击呢？虽然做完这次实验并不能赋予自己给 iOS 越狱的能力，但是至少能实现简单的代码攻击了。

缓存系统可谓是『随风潜入夜，润物细无声』的代表了，这次我们要当一次幕后英雄，来自己写一个缓存系统！

前面的实验都要在 shell 中运行，这次我们直接做一个自己的 shell！这之后无论是异常还是信号，都难不倒我们啦。

这次我们会实现自己的 malloc, free, realloc, calloc 函数，并借此深入理解堆中的内存分配机制。更有意思的是，gdb 在这次实验中基本没太多用处，我们要自己写堆检查器用来 debug。

很多人用过 tomcat，但很少人会想写一个自己的 tomcat，毕竟听起来就觉得浩大。不过不要紧张，这次我们用几百行代码写一个代理服务器，多线程还带缓存，甚至可以自己在浏览器里用！