簡單的畫了一個圖，如果有不對的地方歡迎指出。

要了解底層，可分為三個大的方向學習

  • 應用程序
  • 操作系統
  • 計算機體系結構

當然這是三個大的方向，這三個大方向下包羅萬象，下面會對這三個大方向進行詳細解釋。

個人覺得按照這個圖，自頂向下學習，學完之後有一種一覽眾山小的感覺。

當然也可以自底向上學習。實際上自頂向下與自頂向上也是計算機中兩種不同的思想，至於哪種方法好，各有優缺點吧。

1.程序

程序 = 數據結構 + 演算法

不管是寫機器學習的程序還是前端程序，實際上數據結構和演算法都是程序員的基本功。兩者相輔相成，緊密結合在一起。

當然在學習數據結構和演算法之前要學習一門語言，個人推薦C++

1.1 數據結構

上圖中的基本數據結構都需要掌握，知道什麼場景需要使用什麼數據結構。

數據結構的話我當初用的是這本教材：

數據結構（C語言版）清華大學計算機系列教材￥ 24.50起2

1.2 演算法

學習演算法可以看演算法導論這本書，可以先看演算法的實現，等各種演算法熟悉了再去看裡面的證明。

演算法導論 原書第3版京東￥ 77.00去購買?

當然光看書可能有一些枯燥，推薦學習數據結構和演算法的時候可以多刷一下leetCode，至少刷100道，根據上圖中數據結構的類型分類刷，這樣數據結構、演算法、程序語言都會有很大的進步。

2.操作系統

2.1 編譯器

前端的話可以看書籍龍書，實際上龍書是一本非常全面的編譯器書籍。

正版 編譯原理 龍書原書第2版￥ 70.10起2

前端的內容包括：

  • 詞法分析
  • 語法分析
  • 語義分析

後端的話可以看鯨書，非常經典，這本書是我的編譯器入門書籍，有不明白的地方可以一起討論呀。

高級編譯器設計與實現 鯨書 中文版京東￥ 75.00去購買?

主要包括的演算法有：

  • 數據流分析
  • 控制流分析
  • 指令調度
  • 寄存器分配

僅列舉了非常重要的部分，當然裡面還有很多重要的演算法。

2.2 鏈接器、載入器

這方面的推薦一部書，講的很詳細了。 可以了解ELF與PE格式以及程序的載入、鏈接的過程等。

程序員的自我修養 鏈接、裝載與庫京東￥ 32.50去購買?

2.3 linux應用編程

推薦APUE，我當初學的時候第三版還沒出，後來第三版出了又買了一本。

UNIX環境高級編程 第3版京東￥ 84.50去購買?

這本書詳細介紹了 文件IO，可以理解一切linux中一切設備皆文件，無論是讀寫文件還是設備，都會創建一個文件描述符。 進程相關的知識，例如父進程和子進程，程序總調用一次fork函數會返回兩次，分別在父進程返回一次和子進程返回一次。

還有信號機制，可以了解為啥我們按下ctrl+C進程會終止，按下ctrl+z進程會暫停。

進程間通信，包括消息隊列、信號量、共享存儲等。 套接字。這本只是簡單介紹，UNP介紹的更詳細。

UNP就是這本，看卷1就可以了。

UNIX網路編程 卷一1套接字聯網API 第3版 網路編程與開京東￥ 137.30去購買?

通過UNP可以了解迭代伺服器、並發伺服器等，TCP/IP編程等，這本書裡面的TCP/IP編程不想其它高級語言例如java把網路連接都封裝好了，這本裡面使用的系統介面，可以更加了解網路編程。

另外想學習計算機網路的話可以看TCP/IP詳解卷1，很薄的一部書，講的非常好，靜下心來看的話會非常有收穫。

TCP/IP詳解 卷1 協議￥ 55.30起2

可以搞清楚五層結構模型，以及面試中常考的TCP的三次握手四次揮手、TCP擁塞控制、TCP使用滑動窗口進行流量控制等。

2.3 linux內核

學完了linux應用編程就對linux有了一定的了解了，這個時候可以看LKD，是一本比較薄的linux內核書籍，看完可以對linux內核有一個宏觀上的了解。

Linux內核設計與實現(第3版)京東￥ 34.50去購買?

然後可以看一下ULK，這本書講的很詳細，可以選擇自己感興趣的子模塊看。

深入理解LINUX內核 第三版￥ 56.90起2

看完了這個之後，可以自己嘗試在2.6的內核版本上實現一個實時調度演算法，因為實時調度演算法相對簡單一些。可以參考linux中的FIFO演算法了，這個最簡單。我當初是做了一個EDF的demo。

2.4 linux驅動

驅動在linux內核中是以模塊的形式載入的，非常方便。linux驅動主要分為這幾塊：

  • 字元設備驅動
  • 塊設備驅動
  • 網路設備驅動

推薦書籍：ldd3

LINUX設備驅動程序 第3版京東￥ 42.70去購買?

學完這些，如果還想加深一下對linux的了解，可以做一下交叉編譯，將linux系統移植到一塊arm板子上，再嘗試寫一個驅動，然後寫一個應用程序去調用這個驅動。然後就是寫一個loader，如uboot。

3.計算機體系結構

推薦看這本書，作者是2017年體系結構方面的圖靈獎得主。

計算機體系結構:量化研究方法(原書第6版) 圖靈獎京東￥ 193.70去購買?

通過這本書可以學到CPU、GPU中提高性能的一些方法：

  • 指令級並行
  • 數據級並行
  • 線程級並行

另外還有：

  • 倉儲式計算機
  • 領域特定架構

再往下可以學一下數電：

  • 組合電路
  • 時序邏輯電路

然後學一下Verilog HDL 語言，設計一下電路。設計一個CPU啥的。

當初學的是這本教材

數字電路與系統￥ 37.70起2

模電的話當初就學過一本教材，敢覺太難了，自己學的不好，歡迎懂的人補充。

4.總綱

推薦這本CSAPP，這本書裡面會涉及到上面的很多內容，感覺這本書認真學完，計算機本科基本不用上了。。。

深入理解計算機系統京東￥ 69.50去購買?

另外附一張這些書的照片，證明我都讀過，嘻嘻。

另外歡迎大家補充一下沒有涉及到的地方，或則一些好書推薦。

沒想道答案火了，為了方便大家，我把上面的資源收集了一下。歡迎關注我的個人公眾號程序芯世界，後台回復csapp即可獲取上面的資源。這個公眾號也是分享一些計算機基礎知識，不跟熱點，做知識沉澱，佛系更新...

從應用程序到操作系統

從操作系統到編譯原理

從編譯原理到體系結構

從體系結構到指令集架構

從指令集架構到集成電路

從集成電路到晶體管

從晶體管到半導體工藝

從半導體工藝到半導體物理

從發起請求到TCP/IP協議棧

從協議棧到通信編碼

從通信編碼到波形傳輸

從半導體物理與波形傳輸到物理

從物理到數學

從數學到放棄

～～「手動狗頭」

各位大佬說的都很好，尤其是 @CompilerCoder 寫的非常全面，涵蓋了多個層次，提供了很好的一個RoadMap，這裡我試著補充一些內容。

首先，既然題主問怎樣才算懂計算機底層，那麼首先我們就要給「底層」下一個定義。一般來說，越是貼近硬體層的技術，就是越底層的技術。但是計算機涵蓋的東西太多太廣了，涉及到的東西也非常之多，由於精力所限，一個人窮其一生都無法窮盡這些知識，因此答主認為，比較明智的做法就是從自己所從事的領域出發，給「底層」做一個定義，然後根據這些定義，給自己定一些目標，等達到了再重新給「底層」做新的定義，再指定新的目標。如果沒有根據自己所在的領域，劃定一個標準，那麼結論就是，不論你怎麼學，都無法真正搞懂計算機「底層」。

為什麼要從自己的領域出發，對「底層」做一個定義呢？因為計算機的領域太廣了，設計晶元的人所認為的「底層」，和一個在應用層做APP的人所認為的「底層」是不一樣的。對於做應用的工程師而言，只要理解cpu在邏輯上是按順序一個一個地執行指令，每個cpu都有自己的指令集（主流的類別有CISC如x86架構、RISC如ARM架構），每種指令集都有自己的編碼方式，指令等，知道cpu有alu、寄存器等，知道一些基本的運作就足夠了。而一個晶元設計師，還要懂怎麼設計晶元的pipeline，怎麼設計stage才能提高指令的吞吐量，還能保證不出錯等等。這些內容也只是我從CSAPP里了解到的冰山一角，實際上這兩種工程師沒有貴賤之分，但是所從事的工作有著天壤之別。計算機的科學家們，早就為我們分好了層，早就為不同層的工作抽象好了銜接的介面，就好像應用程序員只需要知道，我們編譯成機器指令的程序，會在cpu里按順序執行就可以了。更多的時候我們只需要把它當做一個黑盒。

我們的本科教育，是將學生當做通才來培養的，教的是一些基礎，因為多數人上到大學並沒有找到自己以後的職業方向，因此什麼都教你，什麼都讓你學，讓你了解一些基礎，等你自己對某個方向有興趣了，再深入該領域，進行深究（大學教育並不是要我們把所有的課程都學到精通的程度）。這樣高校才能培養出計算機各個領域所需要的人才，這也許就是大學教育的本質所在。

如果你是一名做應用開發的工程師（遊戲、web等），那麼你說需要掌握的「底層」知識有哪些呢？可能有人會說，你需要掌握：計算機網路、操作系統、編譯原理、資料庫技術等等。單就從這幾個領域來說，每個領域都包含非常龐大的知識體系，每年都會有大量的paper湧現，不斷出現新的問題需要專業人士去解決，我們窮極一生也無法掌握所有的這些東西，甚至是大部分都做不到。實際上，很多知識，對我們所工作的內容，並沒有太多太直接的幫助，我們只需要抓住關鍵，研究那些對我們所從事的領域有直接或間接幫助的「底層」技術，才能做到有的放矢。答主認為，不妨我們按照如下的方式來做：

  • 如果你是一名應用開發的程序員，如果你熟悉了業務框架，知道怎麼寫邏輯，能夠勝任自己當前的工作，那麼你在這個階段的「底層」知識，就是去熟悉，理解項目所使用的基礎架構，比如服務端的基礎層框架（網路庫、消息調度機制、定時器實現、RPC機制等），客戶端以遊戲為例，你可以去研究遊戲引擎、渲染管線等，你可以先通過閱讀網上能夠找到的文獻，去它的架構和基礎流程，最後可以通過閱讀源碼的方式去深入研究，再然後，你甚至可以自己造輪子的方式，去作進一步的研究。答主就做過遊戲服務端基礎架構（skynet）的深入研究，並寫過一個在項目里使用的服務端框架：

圖解skynet?

www.zhihu.com圖標https://github.com/Manistein/SparkServer?

github.com

  • 如果你做到了上一步，又對網路感興趣，或者你所從事的行業，學習網路對你有很大的幫助，那麼，接下來可以研究一下網路相關的知識，入門可以從閱讀《Computer Networking A Top-Down Approach》開始，熟悉各層協議的運作方式，再作梳理總結。做到之後，如果你是應用層的開發人員，那麼將精力集中在應用層和運輸層的協議，性價比會更高，比如，你可以深入研究http協議，研究https協議（對比一下http和https的區別，為什麼要用https，什麼是對稱加密、什麼是非對稱加密，他們分別解決什麼問題），深入研究一下TCP協議，你甚至可以動手實現以下他們的機制，比如你在應用層，通過UDP協議實現一個TCP-like協議，這樣過後，這些協議將對你沒有任何秘密。再進一步，你甚至可以在應用層實現一個，能夠既能保證數據包按序交付，又能夠比TCP更低延時的網路協議，用來滿足那些對延時容忍度比較低的項目，實際上已經有大佬做了這方面的工作了，比如 @韋易笑 大佬的KCP

https://github.com/skywind3000/kcp?

github.com

研究這些，很可能直接提升我們的產品質量，都是非常有意義的「底層」技術。網路技術也要有 選擇地學，如果你是互聯網應用的開發人員，那麼深入研究路由表生成協議，（如BGP、OSPF、RIP等），那麼性價比就會低很多了，也許我們通過書籍，了解它的基本運作就足夠了。

  • 關於編譯原理方面的東西，涉及的內容也太多，太廣了，關鍵還是看我們的目標是什麼，從事什麼行業。編譯器分為前端、優化器和後端，如果要從事編譯器相關的工作的話，那麼整套流程都要去研究，而且也有大佬說過，編譯器後端的工作主要是在優化技術上，對於編譯器研發方向的人來說，編譯器後端技術，優化技術就是他們必須要掌握的「底層」技術。像我這種在應用層做開發的渣渣，我更感興趣的是，一門語言的源代碼，如果通過編譯技術，編譯成另一種形式。我只希望通過學習編譯原理，了解語言編譯的過程，讓我以後學其他語言能夠更快一些，遇到項目中的一些疑難問題能夠找到合適的解決方案，而我們的開發主要使用腳本語言。因此對於我來說，掌握編譯器技術中的前端就足夠了。編譯器前端又分為詞法分析器、語法分析器、中間碼生成器等，語法分析器實現的演算法又分為自頂向下（遞歸下降、LL(1)、LL(n)等）和自底向上（SLR、CLR、LALR等），那麼對於我們來說，從自頂向下的遞歸下降演算法開始研究最好，很多手寫的編譯器都用這種方式，因為它更契合EBNF文法，更符合我們的直覺，更好寫，作為入門足夠了，等自己能手擼一個遞歸下降的Parser再去研究其他演算法也不遲。在這個階段，除了閱讀一些編譯原理的書籍（比如《Compiler Construction Principles And Practice》，龍書太抽象，鄙人不才，看了開頭一部分，因為無法參悟其精要棄坑了，笑~），還可以直接去閱讀一門工業級的腳本語言，比如lua，這些，其實就是我所認為的「底層」技術。鄙人最近就在手擼lua解釋器：

構建Lua解釋器?

www.zhihu.com圖標https://github.com/Manistein/dummylua-tutorial?

github.com

  • 操作系統方面，閱讀《現代操作系統》、CSAPP這樣的書籍，有助於我們理解操作系統的知識，這個領域，答主還沒有深入研究，也的確是能夠被掌握，且非常有價值的「底層」知識，做軟體開發的各個行業，相信都有幫助。能夠手擼一個簡單的os內核就最好不過了。
  • 資料庫方面，我也沒有非常深入地研究，有人建議，嘗試閱讀redis的代碼，並且手擼一個mini-redis會很有幫助。

答主根據自己的情況，指定了一些「底層」的標準，並且也在努力掌握這些技能的路上。計算機領域太廣太深，我們只能挑選其中一部分對我們工作領域有幫助的部分，這樣才能打出最高性價比。總之一個原則吧，圍繞自己的領域，挑選效益比最高的「底層」技術，能學多少學多少，能學多深學多深。從整體來看，私以為，不論我們怎麼學，都不能真正搞懂計算機的「底層」，但是針對自己的行業、職業，可以挑選一些實用的技術，有直接或者非常好的間接幫助的「底層」技術，在不同的時期去學習它們，掌握他們，運用他們，這樣做才是有意義的。

以上。

要了解底層，可分為七個大的方向學習：

  • C語言
  • 演算法
  • 數據結構
  • 操作系統
  • 資料庫
  • 計算機網路
  • 計算機體系結構

當然這是七個大的方向，這七個大方向下包羅萬象，下面會對這七個大方向進行詳細解釋：

另外，程序員要想進大廠先從刷演算法做起是個好方法，演算法厲害的人進大廠非常容易，這裡送一本阿里P8撰寫的演算法刷題筆記，身邊不少朋友通過它加入大廠：

Github 瘋傳！史上最強悍！阿里大佬「LeetCode刷題手冊」開放下載了！?

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1.C語言

雖然你只有很小概率在工作之後用到它，但它依然無比重要。

C語言最難懂的是指針，希望你在這個暑假徹底征服它。書上說它是個變數地址，那麼問題來了，什麼是地址？一不小心，指針就讓程序Crash了。

其實C語言入門教程非常多，各種各樣的都有，還是那句老話，新手入門學習，系統性學習最為重要，因此總結網路上的一些免費的、系統的、我認為比較好的C語言入門課程，希望對於新手入門有所幫助。

  • 實驗樓——C語言入門教程

教程+在線開發環境的方式，教程文檔詳細的講解C語言基礎知識，在線開發環境和本地一樣，可以隨時動手跟著教程操作，動手學習的方式非常適合入門初學者。

  • gitbook——笨方法學C

內容較完整豐富，相當於一本書籍了，適合新手入門學習。

  • 菜鳥教程——C 語言教程

純在線文字教程，講解的不是那麼詳細，不過簡單易懂，適合入門初學者學習，看完後可對C語言有個大概的認知。

  • 慕課網——C語言入門

教程+"環境"，講解的比較細緻，也很簡單易懂，跟著教程可傻瓜式操作學習，適合入門新手。

再說說這個「環境」和實驗樓環境的區別吧：這個「環境」和實驗樓的環境還真不一樣，實驗樓是一個操作系統，而這個是一個在線的編輯器，差別的話自己去看吧，只說一點：實驗樓可乾的事情，慕課網的「環境」不一定可以。

2、演算法

演算法挺難，但無論是學習計算機專業還是未來找工作，它都無比重要。

推薦一本高中生都能看懂的演算法書：《我的第一本演算法書》

這本書還配有APP，方便初學者快速入門！

入門後，可以嘗試看《演算法導論》，最好反覆翻看，反覆實踐：

曾經的演算法小抄筆記：

另外，程序員要想進大廠先從刷演算法做起是個好方法，演算法厲害的人進大廠非常容易，這裡送一本阿里P8撰寫的演算法刷題筆記，身邊不少朋友通過它加入大廠：

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看看這本書的目錄和排版！相當經典！

3、數據結構

數據結構的重要性相信不需要強調了，不僅是工作後必備的技能，如果未來要參加研究生考試也是必考科目和拉分項。

入門的話推薦《大話數據結構》。

這本書最大的特點是，它把理論講得很有趣，不枯燥。而且每個數據結構和演算法，作者都結合生活中的例子進行了講解， 能讓你有非常直觀的感受。雖然這本書有400多頁，但是花兩天時間讀完，應該是沒問題的。如果你之前完全不懂數據結構和演算法，可以先從這本書看起。

再推薦一本稍稍難一點的《數據結構和演算法分析》。

這本書非常系統、全面、嚴謹，而且又不是特別難，適合對數據結構和演算法有些了解，並且掌握了至少一門編程語言的同學。而且，這個作者也很用心。

他用了三種語言，寫了三個版本，分別是：《數據結構與演算法分析 ：C 語言描述》《數據結構與演算法分析：C++ 描述》《數據結構與演算法分析：Java 語言描述》。

4、操作系統

操作系統是計算機的基礎，複雜的計算機操作因為它而變得簡單。作為計算機專業的學生，不深入了解它怎麼行呢？

美國有很多優秀的操作系統公開課，比如mit6.828、哈弗OS/161。這類課程都會給你提供一個mini os殼程序，相當於一個核心組件，剩下的你可以自由發揮。比如你可以設計線程管理、文件系統等等。

相比只是看操作系統的書籍，這種學習方法的效率簡直高100倍！

下面是課程官網：https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/schedule.html?

pdos.csail.mit.edu

國內也有一些頂尖高校也是採取類似的方式，比如清華ucore基於 Linux 0.11魔改版本https://github.com/hoverwinter/HIT-OSLab?

github.com

5、計算機網路

作者：GitHubPorn

來源：知乎原文鏈接：https://www.zhihu.com/question/421913237/answer/1560169057

如果你要入門 HTTP，首先最好書籍就是《圖解 HTTP》了，作者真的做到完完全全的「圖解」，書籍不厚，相信優秀的你，幾天就可以看完了。

如果要入門 TCP/IP 網路模型，強烈推薦的是《圖解 TCP/IP》，這本書也是以大量的圖文來介紹了 TCP/IP 網路模式的每一層，但是這個書籍的順序不是從「應用層 —&> 物理層」，而是從「物理層 -&> 應用層」順序開始講的，這一點我覺得不太好，這樣一上來就把最枯燥的部分講了，很容易就被勸退了，所以我建議先跳過前面幾個章節，先看網路層和傳輸層的章節，然後再回頭看前面的這幾個章節。

另外，你想了解網路是怎麼傳輸，那我推薦《網路是怎樣連接的》，這本書相對比較全面的把訪問一個網頁的發生的過程講解了一遍，其中關於電信等運營商是怎麼傳輸的，這部分你可以跳過，當然你感興趣也可以看，只是我覺得沒必要看。

如果你覺得書籍過於枯燥，你可以結合 B 站《計算機網路微課堂》視頻一起學習，這個視頻是湖南科技大學老師製作的，PPT 的動圖是我見過做的最用心的了，一看就懂的佳作。

6、資料庫

國內說資料庫就是mysql，這點要相信我！

首先概覽下mysql的知識體系：

基礎：
  • sql語句
  • 表結構設計

調優：

  • 索引、慢查詢優化
  • 配置參數調優

核心原理：

  • InnoDb存儲引擎 （包括隔離級別、事務、鎖、緩存池、回滾日誌等等）
  • Mysqld (包括連接管理、進程管理、查詢緩存、查詢優化、日誌等等)

架構與運維：

  • 用戶與許可權、安全
  • 備份與恢復
  • 日誌
  • 分散式與高可用

對於零基礎的童鞋：

首先，學習基本的SQL語法。完成這個後，你就可以編寫SQL語句了。

這一步推薦：W3Schools的 SQL 教程。

其次，學習資料庫的主要功能和使用方法，比如用戶相關或者許可權相關等等。

推薦兩本書：1.《MySQL必知必會》 這本書講的非常全，從基本概念，到查詢到插入新建表，用戶的管理，都有具體的例子，非常適合沒有任何基礎的同學來學習Mysql，總之這本書學習的方法就是：1、十分鐘了解下資料庫的基本概念 2、找到練手的資料庫 3、對照著上面的內容去敲。本書里也有大量的內容是講sql的，可以結合w3c的sql教程一起，有取捨地看。

2.《資料庫系統概念》這本書是dba必看的。

看完這些並且實踐+思考之後，可以算入門了。

接下來對於希望深入學習的童鞋：

我推薦幾本書（很多大神都這麼推薦），《高性能MySQL(第3版)》、 《MySQL技術內幕(第4版)》，《MySQL技術內幕 InnoDB存儲引擎》，《深入理解MySQL》還有Mysql的官網。讀完這些東西，再加些豐富的經驗，理論上來講就具備DBA的水平了。

十分推薦閱讀Planet MySQL上匯總的博客，特別是Perconas MySQL InnoDB performance and scalability blog.

以上六個部分，深入學習之後，相信對計算機底層會有一定程度的理解。

這本BAT大佬的演算法筆記，是一位阿里技術專家刷leetcode整理出來的，再次推薦：

Github 瘋傳！史上最強悍！阿里大佬「LeetCode刷題手冊」開放下載了！?

mp.weixin.qq.com圖標

祝大家前程似錦，在計算機行業一馬平川。要是覺得不錯的話，那就幫我

@findyi

點個贊哈，碼字不易，硬核碼字更難！

看了幾個高贊回答感覺都是在推銷啊。可以參考某個大佬的一個標準:以最簡單的控制台輸出一個hello，world為例子，如果你能清楚的知道整個過程都發生了什麼基本就夠了。

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