學習計算機組成原理、編譯原理、操作系統對學習編程有哪些幫助呢？

01-14

我基本上是自學編程，從零開始學Java然後學Android

有幫助啊，這幾門課加上計算機網路和數學，基本上決定了你能走多遠。

舉個例子，從聯繫最緊密的操作系統來說吧，你寫多線程/多進程的程序就得和操作系統的知識打交道。寫多線程得加鎖吧，臨界區、死鎖的四個條件之類的標準的操作系統的內容吧（不得不吐槽一下，某國內一線電商幹了三年的程序猿，寫多線程居然不知道加鎖，也是醉了）。進程間通信的幾種方式什麼管道、socket、共享內存等，這也是操作系統的內容吧。文件系統，這也是經常要打交道的東西。還有內存什麼的，你做 Android 開發，這些裡邊有很多東西都在系統層面被封裝好了，但是你要是不知道原理，一旦出了錯根本無從調試，況且你該不會打算寫一輩子寫 Android 就是填邏輯吧。

然後，是編譯原理，普通的程序猿是接觸不到編譯器或者虛擬機的開發的。但是這並不意味著編譯原理就用不到。說個最常見的讀取配置文件，只要你的配置文件有自定義的語法，你就要用編譯原理的東西。還有類似於自動生成代碼啦、正則表達式啦這些都算是編譯原理的內容。你既然是寫 Java 的不了解虛擬機怎麼可以，最基本的位元組碼總是需要能看懂的吧，分析一些疑難雜症的時候位元組碼還是很有用的。

最後，是計算機原理，如果只是做應用開發的話計算機原理其實不必要掌握的多深入，但是一些基本的概念還是要清楚的。比如寄存器、緩存、中斷什麼的，關鍵的時候可以幫助你調試。在一些對性能要求非常高的場合，也是很有作用的。此外，學了計算機組成基本上彙編差不多能夠看懂了吧，這個對於優化代碼、查錯、反彙編還是很有用的。

這個回答是2016-2-14年寫的，那個時候還沒有開始學習操作系統的內核源碼，現在在學習計算機網路了，而且碰到有人點贊，我也不想困囿於之前的思維框架里，所以用前段時間另外一個問題的回答來補充一下。

作者：安陽

鏈接：當你學會了什麼之後感覺自己的編程算是入門了? - 安陽的回答

來源：知乎

著作權歸作者所有，轉載請聯繫作者獲得授權。

計算機這個體系，每一個環節都是為了解決某個問題而衍生出來的

1、計算機組成原理，最早的計算機是為了解決具有大計算量的問題，從最開始的邏輯門，到加法器，到控制器等等，都是為了讓計算機能夠快速自動計算。

2、操作系統是為了解決cpu利用率(程序的並發執行：單核上），以及在並發的基礎上，解決並發進程共享所有資源所出現的一些問題（總的來說操作系統比較重要的點就是並發、以及解決從並發所帶來的共享一些資源所帶來的問題）。

3、計算機網路是為了解決不同的計算機上進程（運行中或者準備運行的程序）通信的問題。

4、高級語言是為了解決計算機只能識別二進位語言，但是二進位語言對人類並不友好，所以先有彙編語言，但是彙編語言也有一定的局限性，寫起來啰嗦，所以延伸出高級語言來幫助提高人的理解。（要注意這裡的理解只是相對於彙編而言，不要把例子延伸到面向過程、面向對象或者一些設計的問題上）

5、總的來說，計算機本身只能識別二進位語言，所以不管你用什麼語言來控制計算機，總歸要編譯成二進位語言，這裡面就又延伸出編譯原理這門課。

6、最後還有就是非常重要的在整個體系裡面，就是分散式，在c/s這個結構中，伺服器是有可擴展性的，原因是因為普通用戶使用網路具有突發性的特點（這個特點在網路中是非常重要的一個特點），伺服器不能預測什麼時候用戶的請求會到來，會有多少用戶的請求到來。從這裡面就又能推導出很對的問題。

7、數據結構與演算法，我自己認為這是一種有效提高cpu利用率的一種方法，一種操作數據存儲數據的一種方式。

整個體系結構就在這裡，所以我不再恐懼，學下去就是。

我一直認為計算機就是一門處理各種問題的學科，圍繞不同的問題而發展起來的不同的分支，不管是工程上還是科學上，都是存在各種各樣的問題，學習計算機的過程就是解決這些問題的過程。

2016-9-21 11:32

我學了一年半之後的感想：編程是什麼？

單純從學習的角度來看，編程首先要明確的是這一門課要解決的是怎麼樣的問題。

然後就是沿著這個問題不斷的思考，按照一定的基本原則，考慮你能想到的場景去思考這些問題的解決方法，而看教科書則是在思考的同時，不斷地去踏前人已經踏過的坑，看看別人是怎麼思考，是怎麼解決這個問題。

從一個點不斷的往外延伸，如果我們要學的課程整個體系是主幹的話，那麼普通意義上的編程（寫代碼）就是主幹的觸鬚。運用你的思考去解決一些實際問題，然後不斷反饋修正主幹的認知。

寫於2017-1-22，15:04

=========================（原回答）====================================

題豬，你好，我也是跟你一樣是自學計算機，而你問的這個人問題，我曾經也問過類似的題目，我到目前為止沒有做過小項目，就我目前的學習我來說說我的學習經驗。

為什麼要學習計算機組成原理？

作為一個想要玩計算機的人我覺得學這門課是很有必要的，不僅僅是為了了解問題，而是裡面一層又一層的架構，比如存儲器的層次結構，為什麼要有cache（高速緩存存儲器）怎麼平衡各級存儲器的速度和價格的不對等。

了解cpu是非常有必要的，cpu是怎麼執行指令的，cpu是怎麼定址的，至於更細的cpu中的寄存器有什麼作用這些都能在彙編中（哪怕是16位的8086）中有更多的細節了解。

不學習計算機組成原理，那麼你學彙編就會有點困難，我學的是王爽的彙編語言，因為學過計算機組成原理，這本書的前三章基本上沒有什麼障礙，在這本書中我最喜歡的一個概念是分段和中斷（我始終覺得這個概念是貫穿計算機始終的）

這個時候你學習操作系統，你也能很快理解其中的一些原理，比如進程，進程的切換，進程的調度等等，存儲器的管理，為什麼要用虛擬內存，分頁的話又要分成幾頁呢，因為多頁要多次訪問內存，能不能快速取出指令呢。

學習這些就是不斷提出問題解決問題的過程。

數據結構和演算法也是。

謝邀。

我自頂向下地分析一個最簡單的小程序好了。

#include &

int main(int argc, char const *argv[]) { int a = 1; int b = 2; int c = a + b; printf("%d ", c); return 0; }

這就是一個最簡單的a+b程序。相信大家在初學編程的時候都會寫過這個。

那麼，當你在Visual Studio敲下這段小程序，按下「運行」的時候發生了什麼？

大體來講是這麼兩個階段：編譯源碼生成可執行文件-&>執行生成的可執行文件。

編譯的時候做了什麼事情？

拿gcc來說，首先是預處理。預處理的時候，並根據定義的預處理語句來處理源碼。

然後進行編譯。編譯又可以大體分為幾個階段：

詞法分析，把源碼流分割轉換為token流
語法分析，把token流轉換為某種中間表示（比如AST）
優化。這個過程會根據優化的需要，把AST轉換為其他的中間表示形式（比如為了暴露出控制流，轉換為CFG）
代碼生成。這個過程生成與源碼對應的用目標語言表示出來的程序集合。

其中1、2可以說是編譯器的前端。3算是編譯器中端。4是編譯器的後端。

（當然這只是一個基本的模型，不是所有編譯器都是這種形式的。比如只是搞一個像babel、http://bridge.NET這種把高級語言編譯成另一種高級語言的，其實是不需要寫優化器的，或者是我生成完代碼之後再跑一遍窺孔優化也是完全有可能的，或者說有的為了性能，把詞法分析和語法分析放到一起寫。不要以為所有的編譯器都是這幾個階段就好。）

在這裡，編譯之後生成的是彙編代碼。然後gcc把彙編處理為目標文件。得到目標文件之後，把這個目標文件和其他lib鏈接起來，生成可執行的exe文件。

然後你發現這個程序調用了printf。C本身不實現任何IO操作的。那這個printf是誰實現的？很顯然是操作系統實現的這個函數。你自己實現操作系統的時候，也會實現自己的printf()、scanf()、malloc()和free()。

然後你發現，最後所有的程序，運行的時候其實是運行了機器碼（彙編只是機器語言的助記符）。那麼add這些彙編指令是怎麼實現的？這時候你就要看看加法器是怎麼實現的，也就是組成原理的內容。

對應這三部分推薦幾本書吧。

編譯器設計 (豆瓣)

深入理解計算機系統（原書第2版） (豆瓣)

編碼 (豆瓣)

後面可以當作你實現操作系統和解釋器時的指導。當然《兩周自製腳本語言》里造的那個語言過於粗糙了，入個門什麼的還是不錯的。

30天自製操作系統 (豆瓣)

兩周自製腳本語言 (豆瓣)

瀉藥

別的先不說，編譯原理可是有大用的。僅就編譯器前端(parsing)來說，人造語言，文法，自動機這些知識在處理字元串方面相當有用啊，更別說自動機這個應用很廣泛的東西了。另外parsing不僅對編譯器有用，也為通用的字元串處理提供了範式。(想想正則表達式吧)

另外兩個似乎沒有直接的應用，要是說僅僅為了「加深理解」去學習組成原理和操作系統好像比較虧……剛想起來中斷這個概念對理解linux的signal有用，結果題主是寫android的……這樣的話，學習操作系統的概念對多線程編程有幫助吧，我猜。另外有利於鍛煉大腦，加強工作記憶/滑稽

題主沒有寫計網，我猜應該是很深刻地理解了計網的重要性才不寫了吧/滑稽

樓上安陽的說法我比較贊同，組成原理和操作系統的很多知識是常識性的知識，不知道就不能算懂計算機，所以想玩好計算機是必須懂的，當然，搞不懂計算機也可以編程/滑

從基礎學起可以讓你在學上層框架時舉一反三，因為他們的原理是一樣的。比如先花了3個月學了android，再學ios可能又要3個月，但是基礎好的話，入門ios可能只要幾天就可以做出東西了。再比如，實際工作中會碰到各種各樣的問題，很多百度不到，如果不懂這些基礎就只能瞎猜，自己解決問題的能力很弱。最後，寫出的程序在性能、質量上都會有差距。

簡單地說，學好基礎意味著錢多些。

概括的說，程序員乾的活就是將問題轉化為恰當的形式後通過編寫程序，控制計算機自動化的解決問題。對於計算機的深入理解有助於更好的轉化問題、編寫程序、提升工作效率。

實踐中，學習以上知識至少可以回答你以下問題：

C語言解析二進位文件時，先把文件全部讀入到內存一個字元數組裡，再解析是否能提高效率？

CPU 只能進行數值運算，那麼計算機是怎麼顯示出字元的？

計算機中的浮點數在數軸上分布均勻嗎？

等等，知乎上一抓一大把。

瀉藥。如果只是做兩年碼農，只需要掌握工具即可。如果定位於工程師，理論基礎不可少。但是學習的步驟科學化則是先學會使用，再探究原理。

這三門課從計算機發展的角度看是從0到1的質變，重要的是思想

如今講究的是挖地三尺，就看深不深了

我的理解：

組成原理解釋了計算機硬體是如何實現軟體的程序邏輯的。

現在你用Android寫了一個算1+1等於幾的app。

組成原理告訴了你計算機是怎麼把『1』，『+』，『1』這三個輸入變成 2 的。

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拿Android來說吧。

在1.x、2.x版本的Android系統上，系統默認關閉應用的硬體加速選項。這時圖形系統的計算是通過CPU來完成的，結果就是界面非常卡頓。特別是如果你在進行後台耗CPU任務時，圖形交互簡直不能用。如果手機有GPU，而應用打開了硬體加速選項，那麼響應速度可以有成倍提高，並大大減少CPU佔用。因為GPU的浮點計算能力遠遠強於CPU。原理就在組成原理上講。

簡單來說，GPU有更多的計算核心，適合做流水，適合大規模數據計算；而CPU有更多的cache，更多的邏輯判斷硬體，適合複雜邏輯計算。比方說，100個四則運算求結果，用GPU來做更好；如果是一個100行的代碼，裡面有各種if、while、switch，那麼用CPU更好，因為編譯器會幫你把這段代碼優化成更好的處理邏輯。怎麼利用CPU的硬體，怎麼優化，編譯原理里編譯器優化講的。

在Android中一個很重要的部分就是binder機制，也就是IPC在Android中的實現。為什麼要有binder？因為進程在用戶態有自己的運行空間且互不侵犯，binder是為了解決一個進程往另一個進程送消息的問題的。那它們怎麼通信？大概思路就是想辦法在內核態註冊一個共享的緩衝區。這些都是操作系統的原理。

其實如果只是要做一個比較偏上層的程序員的話，組成原理和編譯原理只知道個大概就行了，操作系統是無論如何都都要懂的。

但是如果都很精通，你的方向就是系統架構師這個等級。