CSE/CS102：计算机组成与系统，Spring 2023

课程介绍

计算机科学教学的前两年，重点是训练你的编程方法和抽象思维能力。在斯坦福大学成功的教学经验中，这两个任务分别由 CS106A 和 CS106B 两门课完成。在 StickMind 课程规划中，这两个任务由 CS101 课程完成，选用 C++ 编程语言。未来也可能会推出现代 C 语言版本的 CS101，敬请期待。

编程方法学的重点是将程序写对，能够利用逐步求精等基本策略，将稍大一些的程序进行分解。这类课程一般会设置一些小游戏或者文本处理，只要求程序能够正确运行即可。抽象思维的重点则是将程序写好，利用一些经典的数据结构和算法，你可以解决一些更为复杂的问题。这类课程不仅要求你把程序写对，更要求你能够高效地解决问题。

经过这些前置课程的训练，你基本能够掌握以下一些能力：

了解 C-like 编程语言的基本语法，如 Python/C++/Java 等
会用递归思维解决问题
理解数据抽象并能够实现经典的抽象数据类型（链表、栈、堆、集合、映射）
理解并能够实现经典算法（搜索、排序、回溯、哈希）

作为一名程序员，你也应该具备良好的软件工程能力，能够编写组织良好、可读性强的代码。

本课程参考了斯坦福 CS107，该类课程在计算机科学教学中充当了承上启下的作用。这些课程一般以“计算机组成原理”或“计算机系统基础”冠名。前者偏重硬件，会涉及到 CPU 的内部细节，甚至会要求你设计一个 CPU 模拟器；而后者则偏重软件，以软件开发者的视角抽象看待硬件，不会在硬件层面花费太多精力。本课程倾向于后者，继续提升你的编程技术，在广度和深度上拓展你的编程经验。

本课程将从 C 语言开始，逐步深入到底层汇编语言，一步步带你梳理计算机的运行机制。当完全理解计算机如何执行程序并操作数据时，你将会成为一名更高效的程序员，特别是在处理调试问题、性能优化、内存管理以及程序健壮性方面。只有理解程序是如何运行的，你才能更好地理解 Python/C++/Java 这些高级语言的底层执行逻辑，才能更快地学习其他编程语言进行开发。

课程目标

本课程的目标是让学生掌握

以复杂的内存和指针方式编写 C 程序
对地址空间以及 C 程序的编译/运行时行为，能够建立一个准确的模型

获得以下能力

把 C 语言转换到 x86-64 汇编语言
编写适配硬件算术局限性的程序
识别程序瓶颈并提高运行时性能
在 Unix 环境中开发程序

贯穿整个课程，最终会带你揭开计算机基础架构的奥秘。

课程安排

本课程主要涉及以下几个主题：

Unix/Linux、命令行工具与 C 语言
编写、测试、调试与优化
话题 1：位和字节
话题 2：字符和字符串
话题 3：指针、栈和堆
话题 4：泛型编程
话题 5：汇编语言
话题 6：堆分配器

面向对象

学完《CSE/CS101：C++ 编程抽象思维》或具备以下能力的同学：

了解 C++ 基本语法
会用递归思维解决问题
理解数据抽象并能够实现经典的抽象数据类型（链表、栈、堆、集合、映射）
理解并能够实现经典算法（搜索、排序、哈希）

作为一名程序员，你也应该具备良好的软件工程能力，能够编写组织良好、可读性强的代码。

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