我在哪里可以了解计算机的低级工作原理？

Question

到目前为止，我已经编程了大约11年，并使用了许多不同的编程语言，从Python到C.

然而，我感到惭愧的是，我仍然缺少很多基础知识，而这些基础知识都建立在所有这些基础知识之上：

• 如何构建可执行文件的堆栈和堆栈以及它们如何工作

• CPU如何工作

• 什么是时钟周期

• 什么是数据总线

• 我主板上的北桥和南桥如何工作

• 低级二进制逻辑/计算

这些只是一些例子，我正在寻找的是对此的一些很好的介绍，因为我觉得这只是成为一名优秀程序员所需的知识。

Answer 1

我喜欢这本书（它不是教科书）。

Code: The Hidden Language of Computer Hardware and Software

Answer 2

听起来像我在麻省理工学院上课的一个名为6.004的课程正是你所寻找的。该课程从头开始对计算机进行了一次调查。我们从信息理论开始（什么是信息，如何将其表示为位等），然后讨论晶体管，然后组合晶体管以制作基本的逻辑功能，并将这些逻辑功能组合起来制作一个简单的添加机器，等等，一直到建立一个基本操作系统的基本CPU。

如果这听起来像你正在寻找的，你可以仔细阅读course web page上的讲义和视频。它有一些好东西，虽然那些学生也会去做讲座，做实验等等。

我听说，Nisan和Schocken撰写的一本优秀的独立书籍涵盖了基本相同的材料，即“计算系统的要素：从第一原理构建现代计算机”。它有动手练习，你可以做到真正掌握它。我买了这本书的很多人的建议，但还没有机会完成它。

Answer 3

我认为你应该从assembly开始，因为这是低级编程语言。 例如，堆栈基本上就是SP register。 因此，了解汇编，cpu寄存器，如何将指令从内存中提取到cpu然后执行将是一个很好的起点。

Answer 4

在我看来，通过玩乐来学习它的最佳方式。使用微处理接口学习编译器，系统设计和架构非常有趣。所以我的建议是开始使用Atmel AVR kit或Motorola MSP套件。另一个出发点是使用您喜欢的任何语言制作微型模拟器，并模拟来自this material的SRC Simple RISC计算机this book。

This is the project我是在课堂上使用MSP430制作的，这又很有趣。

Answer 5

两个建议。

有些书籍

Windows Internals（虽然并非所有信息都适用于其他操作系统，显然）

Write Great Code: Volume 1（可能是后续卷）

The Art of Assembly Language（与第二个建议相关）

学习汇编语言：

汇编语言非常低级。实际上，它只是一种人类可读的机器代码形式（CPU的理解是1和0）。要理解汇编语言，您必须了解低级工作。这是因为与C＃和Java等高级语言不同，为您自动管理的内容很少（如果有的话）。

Answer 6

我确信这类东西有在线资源，但在this计算机架构课程中也很好地涵盖了这一点。我也很喜欢这门课程的book。

然而，它并没有真正涵盖我喜欢的实际x86方面（我们设计了一个MIPS处理器并为它编写了汇编代码，最终为它编写了一个C编译器）。

为了填补我们设计的示例和我的实际机器之间的差异，我建议使用Windows Internals book。并且可能采用OSR course。

如果你更喜欢Linux方面，那么courses和books也是如此。