大学计算机必修课新讲–编译原理+操作系统+图形学[IT教程]

大学计算机必修课新讲–编译原理+操作系统+图形学

本课程是慕课网站内付费视频课程,编译原理,操作系统,图形学它们在回答计算机领域三个基本问题:程序如何被编译成机器指令然后被执行(编译原理)、多个程序如何共享资源(操作系统)、人和机器如何交互(图形学)。

《编译原理》

围绕实现一款编译器展开

通过分层架构设计,结合大量面向对象思想以及少量函数式编程思想,融合
算法和设计模式,带你掌握编程技巧、架构思想、以及程序语言的原理。


《操作系统》

围绕进程展开

1.通过分析进程内部对CPU资源(线程)、内存、文件、用户的抽象,理
解计算机工作的原理。
2.通过编写一个高性能的Web服务器理解多线程同步I/O模型以及异步I/O
模型的差异。


《图形学》

围绕工作展开

通过做一个射击游戏,渗透3D模型、世界描述、投影、渲染管道、光线追
踪等核心概念,让你更深的理解人机交互,并能从事相关方面的工作。

课程目录

  • 第1章 学前导学(要有准备有目标的学) 试看3 节 | 26分钟介绍课程的主要内容、学习顺序;和学员对焦程序员的能力模型,课程希望达到的效果等。然后,讲师和同学同步课程使用的开发工具如intelij,vscode,mars4,mocha,gradle等。收起列表
    • 视频:1-1 学前方向标 (11:51)试看
    • 视频:1-2 课程中的工具以及学习方法 (13:17)
    • 图文:1-3 一份老仙学习秘诀请你签收
  • 第2章 计算机理论引导(理解计算机)7 节 | 122分钟本章集中解决学习三大浪漫过程中的前置基础依赖。主要是理解计算机的模型,理解计算机是如何设计的?程序是什么?指令是怎么被CPU执行的?内存中的数据如何被找到并读入寄存器等。收起列表
    • 视频:2-1 什么是计算机 (16:07)
    • 视频:2-2 CPU的工作原理——内存、寄存器和ALU (17:40)
    • 视频:2-3 指令入门(1)——指令的组成部分 (09:11)
    • 视频:2-4 指令入门(2)——寻址模式、浮点数和指令分类 (17:30)
    • 视频:2-5 我的第一个汇编程序——实现一个求阶乘的递归函数(思路部分) (19:11)
    • 视频:2-6 我的第一个汇编程序——实现一个求阶乘的递归函数(coding) (27:15)
    • 视频:2-7 中断和中断向量 (14:13)
  • 第3章 【 编译原理】概述(理解编译器) 试看5 节 | 40分钟本章串讲编译器的主要流程,介绍编译器和自然语言翻译的差异性,以及对编译原理的课程提供一个整体介绍。收起列表
    • 视频:3-1 编译原理课程介绍 (06:51)
    • 视频:3-2 编译原理——研究翻译的科学 (09:26)试看
    • 视频:3-3 编译器和解释器 (09:53)
    • 视频:3-4 编译器的工作流程 (13:30)
    • 作业:3-5 【讨论题】编译器架构有什么不同?
  • 第4章 【 编译原理】词法分析(实现一个词法分析器) 试看13 节 | 181分钟本章介绍编译器词法分析部分的实现,讲解词法分析的流程,实现一个完整的词法分析器。帮助学员理解流、正则引擎、状态机等概念,理解基本的面向对象封装复用技巧。收起列表
    • 视频:4-1 词法分析器简介 (03:10)
    • 视频:4-2 (编程lexer01)词法分析器的接口(Java和Js) (09:42)试看
    • 视频:4-3 编译器基础能力设计——实现流的peek和putBack操作 (07:39)
    • 视频:4-4 (编程Lexer01 Java)——实现流的peek和putBack操作 (20:22)
    • 视频:4-5 (编程Lexer02 Javascript)——实现流的peek和putBack操作 (18:24)
    • 视频:4-6 tips:坚持编写测试用例 (03:24)
    • 视频:4-7 词法相关理论和正则 (13:10)
    • 视频:4-8 (编程lexer03 Java)——有穷状态机实现词语提取(上) (17:53)
    • 视频:4-9 (编程lexer03 Java)——有穷状态机实现词语提取(下) (23:19)
    • 视频:4-10 (编程lexer03 Javascript)——有穷状态机实现词语提取(上) (13:47)
    • 视频:4-11 (编程lexer03 Javascript)——有穷状态机实现词语提取(下) (19:53)
    • 视频:4-12 (编程lexer04 Java)——完整的词法分析器 (16:39)
    • 视频:4-13 (编程lexer04 Javascript)——完整的词法分析器 (13:36)
  • 第5章 【 编译原理】语法分析(实现一个语法分析器)20 节 | 323分钟本章介绍语法分析的基本概念,如产生式、抽象语法树、递归向下方解析法等,并且在实战中帮助学员理解和处理更复杂的问题,如多级优先级表达式等。同时,向学员渗透跳跃结构——树和图的遍历算法以及相关理论知识。 …收起列表
    • 视频:5-1 数据结构引导——树和抽象语法树 (28:24)
    • 视频:5-2 (parser01 java) 定义抽象语法树 (11:39)
    • 视频:5-3 (parser01 javascript) 定义抽象语法树 (12:45)
    • 视频:5-4 最简表达式分析过程 (09:51)
    • 视频:5-5 (编程parser02 java)——实现最简Parser (20:37)
    • 视频:5-6 (编程parser02 javascript——实现最简Parser (19:59)
    • 视频:5-7 TinyScript表达式解析——优先级和去左递归 (12:50)
    • 视频:5-8 (编程 parser03 java) TinyScript表达式解析 (28:36)
    • 视频:5-9 (编程 parser03 javascript) TinyScript表达式解析 (23:29)
    • 视频:5-10 (编程 parser04 java) 树的后序遍历——表达式验证 (14:42)
    • 视频:5-11 (编程 parser04 javascript) 树的后序遍历——表达式验证 (14:30)
    • 视频:5-12 语法分析的整体程序 (06:35)
    • 视频:5-13 (编程 parse05 java)语法分析整体程序(上)- (17:47)
    • 视频:5-14 (编程 parse05 java)语法分析整体程序(下)- (16:43)
    • 视频:5-15 (编程 parser05 javascript)语法分析整体程序(上) (26:39)
    • 视频:5-16 (编程 parser05 javascript)语法分析整体程序(下) (19:28)
    • 视频:5-17 拾遗——那些穿插在迭代中的重构 (14:47)
    • 视频:5-18 补课——大批递归来袭之应对 (16:38)
    • 视频:5-19 词法语法部分总结——领域驱动视角 (06:44)
    • 作业:5-20 【讨论题】领域驱动开发和元编程的关系
  • 第6章 【 编译原理】语法制导翻译(实现中间语言翻译器)14 节 | 192分钟本章介绍根据语法树进行翻译的基本方法和相关理论,并用这些理论讲TinyScript编译成中间语言。本章涉及语言层面最基本的问题,如符号表、作用域如何被实现?类型检查如何进行?另外,本章重点渗透树、图、哈希表等关键数据结构,相关算法;帮助学员重新review递归问题。 …收起列表
    • 视频:6-1 综合部分序章——三地址代码 (10:47)
    • 视频:6-2 构造三地址代码——基于SDD的翻译 (10:39)
    • 视频:6-3 词法作用域和符号表 (12:56)
    • 视频:6-4 (编程trans 01 java) 实现符号表 (22:44)
    • 视频:6-5 (编程trans 01 javascript) 实现符号表 (16:23)
    • 视频:6-6 三地址代码的表示 (03:13)
    • 视频:6-7 编程 trans02 java) 三地址代码的表示 (11:25)
    • 视频:6-8 (编程 trans02 javascript)三地址代码的表示 (13:12)
    • 视频:6-9 翻译的整体过程和表达式 (04:05)
    • 视频:6-10 (编程 trans 03 java)翻译的整体过程和表达式 (13:52)
    • 视频:6-11 (编程 trans 03 javascript)翻译的整体过程和表达式 (12:35)
    • 视频:6-12 翻译——作用域的处理 (07:44)
    • 视频:6-13 (编程 trans 04 java)翻译——作用域和整体程序 (22:43)
    • 视频:6-14 (编程 trans 04 javascript)翻译——作用域和整体程序 (29:11)
  • 第7章 【 编译原理】程序运行环境(实现一个虚拟机)9 节 | 102分钟本章介绍如何将中间语言翻译成机器指令,通过构造一个虚拟机执行机器指令。本章会看到堆栈的分配、程序的执行、指令的选择等等内容,和第二章的内容形成呼应,在学习操作系统之前加深对机器的理解。收起列表
    • 视频:7-1 冲刺——用虚拟机执行TinyScript程序 (15:38)
    • 视频:7-2 (编程 java vm 01)指令和程序表示 (12:02)
    • 视频:7-3 生成器——将三地址代码转化成指令 (12:42)
    • 视频:7-4 (编程 java vm 02)指令翻译过程讲解 (11:28)
    • 视频:7-5 (编程 java vm 02)补课——神奇的位运算 (08:33)
    • 视频:7-6 (编程 java vm 03)虚拟机—— 指令的编码和解码 (16:22)
    • 视频:7-7 (编程 java vm 04)虚拟机执行程序 (15:32)
    • 作业:7-8 【讨论题】我要写语言怎么办?有没有编译器生成工具?
    • 视频:7-9 课程总结——如何做一个优秀的架构师 (08:46)
  • 第8章 【 操作系统】概述(历史和核心概念)4 节 | 50分钟本章介绍操作系统的历史,如unix是怎么被设计出来?mac和windows又是怎么回事?linux为什么叫linxu等。然后渗透一些基本的概念,如操作系统是连接硬件和软件的桥梁,内核如何被设计,多核的CPU如何管理,如何并发执行指令等。 …收起列表
    • 视频:8-1 课前导学——学好操作系统要注意什么 (05:13)
    • 视频:8-2 什么是操作系统 (10:48)
    • 视频:8-3 操作系统的历史 (17:46)
    • 视频:8-4 内核和内核设计 (15:22)
  • 第9章 【 操作系统】进程和多线程(多线程算法全解和实战高并发)10 节 | 85分钟本章介绍进程如何被操作系统管理,线程如何在用户空间工作;然后介绍竞争问题,掌握处理竞争的算法:自旋锁、TAS、信号量、互斥量、监视器等等。基于信号量模型实现多线程同步IO模型服务器,并与Spring框架及node.js单线程同步I/O模型比较性能。 …收起列表
    • 视频:9-1 应用程序的抽象——进程 (14:33)
    • 视频:9-2 进程的三态和中断响应 (09:25)
    • 视频:9-3 多道程序设计和CPU利用率 (05:24)
    • 视频:9-4 线程——轻量级的进程 (10:05)
    • 视频:9-5 竞争条件和临界区 (05:02)
    • 视频:9-6 解决竞争条件的算法——严格轮换法和Peterson算法 (10:11)
    • 视频:9-7 锁的基础——硬件TSL和XCHG (06:46)
    • 视频:9-8 信号量(Semaphore)和互斥量(Mutex) (16:19)
    • 视频:9-9 总结——万变不离其宗(1) (07:14)
    • 作业:9-10 【讨论题】高并发领域应该开几个线程?
  • 第10章 【 操作系统】调度算法入门(理解任务调度的模型)4 节 | 41分钟本章介绍进程如何被操作系统调度的,通过实现哲学家就餐问题引入,然后介绍各种基于时间片、优先级的调度模型;本章会重点渗透队列和优先级队列这两种数据结构。收起列表
    • 视频:10-1 调度问题概述 (11:51)
    • 视频:10-2 补课——优先级队列 (09:40)
    • 视频:10-3 调度算法选讲 (05:26)
    • 视频:10-4 实战哲学家就餐问题 (13:25)
  • 第11章 【操作系统】内存管理(内存分配回收全面解答)7 节 | 105分钟本章介绍多种内存分配策略,重点会放在内存回收的策略上。通过理解内存分配、内存回收,让学员理解很多语言层面的回收策略,设计妥协以及深层次的考虑。同时向学员渗透链表、栈等数据结构的深入使用方式。收起列表
    • 视频:11-1 内存部分导学 (12:54)
    • 视频:11-2 地址空间——存储器模型的抽象 (16:14)
    • 视频:11-3 虚拟内存、页表和mmu (21:10)
    • 视频:11-4 java,go和js为什么这么玩——理解OS和语言对内存管理的异同 (21:07)
    • 视频:11-5 垃圾回收算法选讲——基于引用计数的内存回收算法 (11:48)
    • 视频:11-6 垃圾回收算法选讲——标记、扫地、整理 (13:37)
    • 视频:11-7 垃圾回收算法选将——分代算法 (08:02)
  • 第12章 【 操作系统】文件系统(底层数据结构设计与抽象)6 节 | 70分钟本章介绍文件系统设计和抽象的方法,这里有大量的思想和设计模式可以渗透。帮助学员理解如何从编程接口抽象的API,到高层的文件、目录结构,然后有如何被映射到中层的数据块、节点,最后如何到最底层的物理存储。收起列表
    • 视频:12-1 文件系统和磁盘 (15:38)
    • 视频:12-2 文件和文件的表示 (18:10)
    • 视频:12-3 共享文件和目录 (11:48)
    • 视频:12-4 虚拟文件系统(VFS)和基于日志的文件系统 (08:01)
    • 作业:12-5 【讨论题】日志文件系统数据格式是怎样的?
    • 视频:12-6 场景思考100W并发——epoll,select和poll (15:43)
  • 第13章 【图形学】概要(小白学图形学第一步)9 节 | 120分钟本章介绍图形学历史、基本概念,以及涉及的各种各样知识,应用场景的概括。简单介绍3d模型、世界描述、光照等图形学重要的内容,以及他们被应用到电影、工业、医疗、可视化、游戏、电子等等广泛的领域。然后介绍课程的组织形式和学习方法。 …收起列表
    • 视频:13-1 图形学部分导学 (10:36)
    • 视频:13-2 图形学的基本概念和应用场景 (06:35)
    • 视频:13-3 图形学历史概述 (21:18)
    • 视频:13-4 向量的世界 (13:20)
    • 视频:13-5 圆的世界 (17:26)
    • 视频:13-6 向量的点乘和叉乘 (18:33)
    • 视频:13-7 矩阵的乘法(1) (16:36)
    • 视频:13-8 三角形网格(1) (06:31)
    • 视频:13-9 渲染图形——从顶点到视区(1) (08:24)
  • 第14章 【图形学】 图形渲染流程和WebGL初探(从helloworld逐渐深入)10 节 | 194分钟本章介绍OpenGL标准、生态以及对webgl进行一个初探,写一个webgl的helloworld并了解图形渲染管道的流程。收起列表
    • 视频:14-1 webgl的第一个程序(上) (20:30)
    • 视频:14-2 webgl的第一个程序(下) (24:15)
    • 视频:14-3 WebGL图形渲染管道 (12:36)
    • 视频:14-4 传递数据给GLSL——Buffer管理 (23:07)
    • 视频:14-5 绘制3d图形——旋转的立方体 (20:01)
    • 视频:14-6 2d变换和实战(上) (17:14)
    • 视频:14-7 2d变换和实战(下) (16:28)
    • 视频:14-8 3d观察——投影和透视 (28:25)
    • 视频:14-9 简单三维变换和模型的封装.mp4 (21:42)
    • 视频:14-10 3D观察——眼睛和摄像头 (09:22)
  • 第15章 【图形学】GLSL(多例子教你用着色器)6 节 | 81分钟本章介绍OpenGL Shadering Language,从语法开始,通过多个实例逐渐渗透GLSL的用途。收起列表
    • 视频:15-1 GLSL基础语法 (08:40)
    • 视频:15-2 纹理入门——给图形增加纹理 (20:06)
    • 视频:15-3 手把手制作球面贴图——地球仪和笑脸 (15:14)
    • 视频:15-4 制作一个游戏角色(上)——模型组合 (17:13)
    • 视频:15-5 制作一个游戏角色(中)—— 多纹理的原理和处理 (08:33)
    • 视频:15-6 制作一个游戏角色(下)—— 实现动画 (10:54)
  • 第16章 【图形学】光照和光线追踪(理解世界最核心的——光)5 节 | 63分钟本章结合介绍webgl讲解如为场景增加光照,以此来增加场景的真实感。然后重点帮助同学理解图形学渲染的一个核心算法——光线追踪算法,并带领同学通过实际编程解决问题去理解这个算法。收起列表
    • 视频:16-1 光照部分导学 (07:33)
    • 视频:16-2 为模型增加直线光源 (18:20)
    • 视频:16-3 点光源 (13:22)
    • 视频:16-4 制作手电筒效果 (11:32)
    • 视频:16-5 光线追踪介绍 (11:46)
  • 第17章 【图形学】游戏开发(一起实现一个射击类的3D游戏)7 节 | 92分钟本章通过和学员一起实现一个3D类的射击游戏,帮助学员巩固和提高对图形学的理解。在解决场景布置、视角转换、事件捕捉、碰撞检测、物理计算等等过程中,将之前学的理论知识逐渐融汇贯通。收起列表
    • 视频:17-1 游戏开发部分导学 (16:45)
    • 视频:17-2 构造游戏地图——2.5D网格和基础架构 (15:54)
    • 视频:17-3 为角色创建AI——Agent设计模式 (09:22)
    • 视频:17-4 多个GLSL之间切换和Framebuffer (14:05)
    • 视频:17-5 用户交互——选择3D模型 (17:15)
    • 视频:17-6 多状态切换——战斗效果 (07:43)
    • 视频:17-7 图形学总结和后续学习建议 (10:12)
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