深入浅出计算机组成原理
徐文浩
bothub创始人
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入门篇 (5讲)
开篇词 | 为什么你需要学习计算机组成原理？
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01 | 冯·诺依曼体系结构：计算机组成的金字塔
02 | 给你一张知识地图，计算机组成原理应该这么学
03 | 通过你的CPU主频，我们来谈谈“性能”究竟是什么？
04 | 穿越功耗墙，我们该从哪些方面提升“性能”？
原理篇：指令和运算 (12讲)
05 | 计算机指令：让我们试试用纸带编程
06 | 指令跳转：原来if...else就是goto
07 | 函数调用：为什么会发生stack overflow？
08 | ELF和静态链接：为什么程序无法同时在Linux和Windows下运行？
09 | 程序装载：“640K内存”真的不够用么？
10 | 动态链接：程序内部的“共享单车”
11 | 二进制编码：“手持两把锟斤拷，口中疾呼烫烫烫”？
12 | 理解电路：从电报机到门电路，我们如何做到“千里传信”？
13 | 加法器：如何像搭乐高一样搭电路（上）？
14 | 乘法器：如何像搭乐高一样搭电路（下）？
15 | 浮点数和定点数（上）：怎么用有限的Bit表示尽可能多的信息？
16 | 浮点数和定点数（下）：深入理解浮点数到底有什么用？
原理篇：处理器 (18讲)
17 | 建立数据通路（上）：指令+运算=CPU
18 | 建立数据通路（中）：指令+运算=CPU
19 | 建立数据通路（下）：指令+运算=CPU
20 | 面向流水线的指令设计（上）：一心多用的现代CPU
21 | 面向流水线的指令设计（下）：奔腾4是怎么失败的？
22 | 冒险和预测（一）：hazard是“危”也是“机”
23 | 冒险和预测（二）：流水线里的接力赛
24 | 冒险和预测（三）：CPU里的“线程池”
25 | 冒险和预测（四）：今天下雨了，明天还会下雨么？
26 | Superscalar和VLIW：如何让CPU的吞吐率超过1？
27 | SIMD：如何加速矩阵乘法？
28 | 异常和中断：程序出错了怎么办？
29 | CISC和RISC：为什么手机芯片都是ARM？
30 | GPU（上）：为什么玩游戏需要使用GPU？
31 | GPU（下）：为什么深度学习需要使用GPU？
32 | FPGA和ASIC：计算机体系结构的黄金时代
33 | 解读TPU：设计和拆解一块ASIC芯片
34 | 理解虚拟机：你在云上拿到的计算机是什么样的？
原理篇：存储与I/O系统 (17讲)
35 | 存储器层次结构全景：数据存储的大金字塔长什么样？
36 | 局部性原理：数据库性能跟不上，加个缓存就好了？
37 | 高速缓存（上）：“4毫秒”究竟值多少钱？
38 | 高速缓存（下）：你确定你的数据更新了么？
39 | MESI协议：如何让多核CPU的高速缓存保持一致？
40 | 理解内存（上）：虚拟内存和内存保护是什么？
41 | 理解内存（下）：解析TLB和内存保护
42 | 总线：计算机内部的高速公路
43 | 输入输出设备：我们并不是只能用灯泡显示“0”和“1”
44 | 理解IO_WAIT：I/O性能到底是怎么回事儿？
45 | 机械硬盘：Google早期用过的“黑科技”
46 | SSD硬盘（上）：如何完成性能优化的KPI？
47 | SSD硬盘（下）：如何完成性能优化的KPI？
48 | DMA：为什么Kafka这么快？
49 | 数据完整性（上）：硬件坏了怎么办？
50 | 数据完整性（下）：如何还原犯罪现场？
51 | 分布式计算：如果所有人的大脑都联网会怎样？
应用篇 (5讲)
52 | 设计大型DMP系统（上）：MongoDB并不是什么灵丹妙药
53 | 设计大型DMP系统（下）：SSD拯救了所有的DBA
54 | 理解Disruptor（上）：带你体会CPU高速缓存的风驰电掣
55 | 理解Disruptor（下）：不需要换挡和踩刹车的CPU，有多快？
结束语 | 知也无涯，愿你也享受发现的乐趣
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答疑与加餐 (5讲)
特别加餐 | 我在2019年F8大会的两日见闻录
FAQ第一期 | 学与不学，知识就在那里，不如就先学好了
用户故事 | 赵文海：怕什么真理无穷，进一寸有一寸的欢喜
FAQ第二期 | 世界上第一个编程语言是怎么来的？
特别加餐 | 我的一天怎么过？
深入浅出计算机组成原理
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28 | 异常和中断：程序出错了怎么办？
徐文浩 2019-06-28
过去这么多讲，我们的程序都是自动运行且正常运行的。自动运行的意思是说，我们的程序和指令都是一条条顺序执行，你不需要通过键盘或者网络给这个程序任何输入。正常运行是说，我们的程序都是能够正常执行下去的，没有遇到计算溢出之类的程序错误。
不过，现实的软件世界可没有这么简单。一方面，程序不仅是简单的执行指令，更多的还需要和外部的输入输出打交道。另一方面，程序在执行过程中，还会遇到各种异常情况，比如除以 0、溢出，甚至我们自己也可以让程序抛出异常。
那这一讲，我就带你来看看，如果遇到这些情况，计算机是怎么运转的，也就是说，计算机究竟是如何处理异常的。
异常：硬件、系统和应用的组合拳
一提到计算机当中的异常（Exception），可能你的第一反应就是 C++ 或者 Java 中的 Exception。不过我们今天讲的，并不是这些软件开发过程中遇到的“软件异常”，而是和硬件、系统相关的“硬件异常”。
当然，“软件异常”和“硬件异常”并不是实际业界使用的专有名词，只是我为了方便给你说明，和 C++、Java 中软件抛出的 Exception 进行的人为区分，你明白这个意思就好。
尽管，这里我把这些硬件和系统相关的异常，叫作“硬件异常”。但是，实际上，这些异常，既有来自硬件的，也有来自软件层面的。
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精选留言(13)
- Pennlinux内核中有软中断和硬中断的说法。比如网卡收包时，硬中断对应的概念是中断，即网卡利用信号“告知”CPU有包到来，CPU执行中断向量对应的处理程序，即收到的包拷贝到计算机的内存，然后“通知”软中断有任务需要处理，中断处理程序返回；软中断是一个内核级别的进程（线程），没有对应到本次课程的概念，用于处理硬中断余下的工作，比如网卡收的包需要向上送给协议栈处理。2019-07-07 13
栋能有点疑问，文中说“故障异常经异常处理程序处理之后会回到故障发生的指令位置，并再执行一次”，并还举例说加法溢出是故障异常，既然按这例子讲，难道再加一次就不会异常了吗？这可能会无限陷入故障异常的死胡同？2019-07-06 4 3
陆离硬中断类似键鼠，网卡这些外接设备发出的中断请求，同比与上文的中断。
软中断类似程序内部IO的操作，由程序内部发出中断请求，同比上文的陷阱。2019-06-28 1
loser软中断，是程序执行过程中产生的异常，对应同步异常，包含陷阱，故障，终止。硬中断，是硬件产生的中断，对应异步异常。2019-12-09
陈志恒1.异常分为软件异常 硬件异常
2. 异常的处理：关于异常，最有意思的一点就是，它其实是一个硬件和软件组合到一起的处理过程。异常的前半生，也就是异常的发生和捕捉，是在硬件层面完成的。但是异常的后半生，也就是说，异常的处理，其实是由软件来完成的。
3.异常代码的分配：这些异常代码里，I/O 发出的信号的异常代码，是由操作系统来分配的，也就是由软件来设定的。而像加法溢出这样的异常代码，则是由 CPU 预先分配好的，也就是由硬件来分配的。这又是另一个软件和硬件共同组合来处理异常的过程。
4. 异常的分类：中断、陷阱、故障和中止2019-11-28
活的潇洒终于知道“中断、陷阱、故障和中止”的区别和共同点了
day28 笔记：https://www.cnblogs.com/luoahong/p/11425628.html2019-09-01
Luke软中断是由软件来触发，它属于同步的中断。一般用来完成一些特定任务：int 3调试断点，以及之前Linux的int 80h系统调用
硬件中断是硬件组件触发的，可能是CPU内部异常，也可能是io外设的。外设的中断属于异步，它可能会在CPU指令执行期间触发。
不过，缺页异常我不太确定是不是CPU内部触发。2019-07-06
Linuxer我理解的这一节讲的中断就应该属于硬中断，软中断一直不太理解，定时器、信号、网络收发都有归到软中断，貌似是中断分为及时响应部分上半部，推迟响应部分下半部，下半部是不是都归软中断呢？还请各位指正。2019-06-28
WL老师请问一下， 是不是无论哪种异常发生都会有一次上下文切换？2019-06-28
-W.LI-老师好有个问题IO阻塞，竞争同步锁都会设计到用户态和内核态的切换。这个切换是通过陷阱触发的么?2019-06-28
chengzise软件中断对应今天稳重的陷阱。
硬中断对应今天文中的中断，有的还会包含故障，也有的把故障单独归类为异常。2019-06-28
许童童硬中断是由外部事件引起的因此具有随机性和突发性；
当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成2019-06-28- -W.LI-我们的应用程序通过系统调用去读取文件、创建进程，其实也是通过触发一次陷阱来进行的。这是因为，我们用户态的应用程序没有权限来做这些事情，需要把对应的流程转交给有权限的异常处理程序来进行。
老师好这句话可以理解为。所有的系统调用都是陷阱出发的么?用户态没法直接调用系统资源是么?2019-06-28
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