為什么要學習底層知識？

不學習底層知識可能不會阻礙你成為一個稱職的程式員，但也許會阻礙你成為一個優秀的程式員，

了解底層的知識有助于解決問題，并且做出更好的設計，打個比方，就像庖丁解牛，他看到一個牛后，不止看到的是牛，而是由各個骨骼，經絡，肌肉等模塊組成的有機體——整個系統對你來說就是赤裸裸的，沒有任何神秘的面紗，這樣也許能夠給程式員提供更多的安全感，

但是如果你編程所依賴的平臺需要你去了解更底層的知識才能夠解決問題，那么，他可能沒有做好他應盡的職責，

我們每個程式員或許都有一個夢，那就是成為大牛，我們或許都沉浸在各種框架中，以為框架就是一切，以為應用層才是最重要的，你錯了，在當今計算機行業中，會應用是基本素質，如果你懂其原理才能讓你在行業中走的更遠，而計算機基礎知識又是重中之重，下面，跟隨我的腳步，為你介紹一下計算機底層知識，

第一份筆記、底層知識筆記

大綱

CPU

大家都是程式員，大家都是和計算機打交道的程式員，大家都是和計算機中軟體硬體打交道的程式員，大家都是和CPU打交道的程式員，所以，不管你是玩兒硬體的還是做軟體的，你的世界都少不了計算機最核心的- CPU

CPU是什么

CPU的全稱是Central Processing Unit ，它是你的電腦中最硬核的組件，這種說法一點不為過，CPU是能夠讓你的計算機叫計算機的核心組件，但是它卻不能代表你的電腦，CPU與計算機的關系就相當于大腦和人的關系，它是一種小型的計算機芯片，它嵌入在臺式機、筆記本電腦或者平板電腦的主板，上，通過在單個計算機芯片上放置數十億個微型晶體管來構建CPU，這些晶體管使它能夠執行運行存盤在系統記憶體中的程式所需的計算，也就是說CPU決定了你電腦的計算能力，

CPU的內部結構

標志暫存器

記憶體的物理結構

在了解一個事物之前，你首先得先需要見過它，你才會有印象，才會有想要了解的興趣，所以我們首先需要先看一下什么是記憶體以及它的物理結構是怎樣的，

記憶體的現實模型

為了便于記憶，我們把記憶體模型映射成為我們現實世界的模型，在現實世界中，記憶體的模型很想我們生活的樓房，在這個樓房中，1層可以存盤一個位元組的資料，樓層號就是地址，下面是記憶體和樓層整合的模型圖

記憶體的使用

鏈表

下面我們來介紹一下鏈表和二叉樹它們都是可以不用考慮索引的順序就可以對元素進行讀寫的方式，通過使用鏈表，可以高效的對資料元素進行添加和洗掉操作，而通過使用二叉樹，則可以更高效的對資料進行檢索

二叉樹

二叉樹也是一種檢索效率非常高的資料結構，二叉樹是指在鏈表的基礎上往陣列追加元素時，考慮到陣列的大小關系，將其分成左右兩個方向的表現形式，假如我們把50這個值保存到了陣列中，那么，如果接下來要進行值寫入的話，就需要和50比較，確定誰大誰小，比50數值大的放右邊，小的放左邊，下圖是二叉樹的比較示例

為什么用二進制表示

便于計算機處理的補數

算數右移和邏輯右移的區別

邏輯運算的竅門

哈夫曼演算法和莫爾斯編碼

下面我們來介紹另外一種壓縮演算法，即哈夫曼演算法，在了解哈夫曼演算法之前，你必須舍棄半角英文數字的1個字符是1個位元組(8位)的資料下面我們就來認識一下哈夫曼演算法的基本思想，

用二叉樹實作哈夫曼演算法

剛才已經提到，莫爾斯編碼是根據日常文本中各字符的出現頻率來決定表示各字符的編碼資料長度的，不過，在該編碼體系中，對AAAAAABBCDDEEEEEF這種文本來說并不是效率最高的，

下面我們來看一下哈夫曼演算法，哈夫曼演算法是指，為各壓縮物件檔案分別構造最佳的編碼體系，并以該編碼體系為基礎來進行壓縮，因此，用什么樣的編碼(哈夫曼編碼)對資料進行分割，就要由各個檔案而定，用哈夫曼演算法壓縮過的檔案中，存盤著哈夫曼編碼資訊和壓縮過的資料，

認識磁盤

首先，磁盤和記憶體都具有存盤功能，它們都是存盤設備，區別在于，記憶體是通過電流來實作存盤; 磁盤則是通過磁記錄技術來實作存盤，記憶體是一種高速，造假昂貴的存盤設備;而磁盤則是速度較慢、造假低廉的存盤設備;電腦斷電后，記憶體中的資料會丟失，而磁盤中的資料可以長久保留，記憶體是屬于內部存盤設備，硬碟是屬于外部存盤設備，一般在我們的計算機中，磁盤和記憶體是相互配合共同作業的，

程式不讀入記憶體就無法運行

在了解磁盤前，還需要了解一下記憶體的運行機制是怎樣的，我們的程式被保存在存盤設備中，通過使用CPU讀入來實作程式指令的執行，這種機制稱為存盤程式方式，現在看來這種方式是理所當然的，但在以前程式的運行都是通過改變計算機的布線來讀寫指令的，

計算機最主要的存盤部件是記憶體和磁盤，磁盤中存盤的程式必須加載到記憶體中才能運行，在磁盤中保存的程式是無法直接運行的，這是因為負責決議和運行程式內容的CPU是需要通程序式計數器來指定記憶體地址從而讀出程式指令的，

Windows作業系統克服了CPU以外的硬體差異

可以使用虛擬機獲取其他環境

作業系統功能的歷史

作業系統其實也是一種軟體，任何新事物的出現肯定都有它的歷史背景，那么作業系統也不是憑空出現的，肯定有它的歷史背景，

作業系統和高級編程語言使硬體抽象化

通過使用作業系統提供的系統呼叫，程式員不必直接撰寫控制硬體的程式，而且，通過使用高級編程語言，有時也無需考慮系統呼叫的存在，系統呼叫往往是自動觸發的，作業系統和高級編程語言能夠使硬體抽象化，這很了不起，

匯編語言的語法是操作碼+運算元

在匯編語言中，一行表示一對CPU的一個指令，匯編語言指令的語法結構是操作碼+運算元，也存在只有操作碼沒有運算元的指令

臨時確保區域變數使用的記憶體空間

外圍設備的中斷請求

IRQCInterrupt Request) 代表的就是中斷請求，IRQ用來暫停當前正在運行的程式，并跳轉到其他程式運行的必要機制，該機制被稱為處理中斷，中斷處理在硬體控制中擔當著重要的角色，因為如果沒有中斷處理，就有可能無法順暢進行處理的情況，

利用DMA實作短時間內大量資料傳輸

由于內容涉及較為全面，所以就不一一介紹了..............Σ( ° △ °|||)︴.....完整筆記請看文末

第二份筆記、網路是怎樣連接的

探索之旅路線圖

目錄大綱

由于筆記章節實在過多過長，內容涉及太全就不一一展現出來了Σ( ° △ °|||)︴

第一章、瀏覽器生成訊息

生成HTTP請求訊息
向DNS服務器查詢Web服務器的IP地址
全世界DNS服務器的大接力
委托協議堆疊發送訊息

瀏覽器并不會親自負責資料的傳送，傳送訊息是搬運數字資訊的機制負責的作業，因此瀏覽器會委托它將資料發送出去，具體來說，就是委托作業系統中的網路控制軟體將訊息發送給服務器，第1章中，我們會探索到瀏覽器將資料委托出去為止，

HTTP的基本思路

IP地址的基本知識

決議器的內部原理

尋找相應的DNS服務器并獲取IP地址

第二章、用電信號傳輸 TCP/IP資料

創建套接字
連接服務器
收發資料
從服務器斷開并洗掉套接字
IP與以太網的包收發操作
UDP協議的收發操作

第1章，我們從決議瀏覽器中輸入的網址開始，探索了生成HTTP請求訊息、委托作業系統發送訊息等步驟，本章，我們將講解作業系統中的協議堆疊是如何處理資料發送請求的，第1章介紹了發送訊息的場景，接下來我們將視角切換到協議堆疊的內部來繼續探索吧，

協議堆疊的內部結構

根據網路包平均往返時間調整ACK號等待時間

使用視窗有效管理ACK號

通過ARP查詢目標路由器的MAC地址

給網路包再加3個控制資料

第三章、從網線到網路設備

信號在網線和集線器中傳輸
交換機的包轉發操作
路由器的包轉發操作
路由器的附加功能

上一章，我們探索了客戶端中的協議堆疊和網卡，介紹了發送網路包，也就是將網路包轉換成電信號通過網線傳輸出去的程序，本章我們將繼續跟著上一章的腳步，看一看通過網線傳輸出去的包是如何經過集線器、交換機和路由器等網路設備，最終進入互聯網的，

"雙絞”是為了抑制噪聲

自動協商:確定最優的傳輸速率

地址轉換的基本原理

第四章、通過接入網進入互聯網內部

ADSL接入網的結構和作業方式
光纖接入網(FTTH)
接入網中使用的PPP和隧道
網路運營商的內部
跨越運營商的網路包

上一章，我們探索了從客戶端計算機發送的網路包通過家庭和公司局域網中的集線器和路由器前往目的地的程序，本章，我們來看一看同絡包是如何通過互聯網接入路由器，最終進入互聯網內部的，

連接用戶與互聯網的接入網

分離器的作用

單模與多模

通過光纖分路來降低成本

在以太網上傳輸PPP訊息

POP和NOC

第五章、服務器端的局域網中有什么玄機

Web服務器的部署地點
防火墻的結構和原理
通過將請求平均分配給多臺服務器來平衡負載
使用快取服務器分擔負載
內容分發服務

上一章，我們探索了網路包在進入互聯網之后，通過通信線路和運營商網路到達服務器POP端的程序，接下來，網路包將繼續朝服務器前進，并通過服務器前面的防火墻、快取服務器、負載均衡器等，本章我們將對這部分進行探索，

將Web服務器部署在資料中心

使用負載均衡器分配訪問

快取服務器通過更新時間管理內容

利用內容分發服務分擔負載

第六章、請求到達Web服務器回應回傳瀏覽器

上一章，我們探索了Web服務器前面的防火墻、快取服務器、負載均衡器等設備，現在網路包已經通過這些設備，到達了Web服務器中，本章的探索之旅就從這里開始，

服務器端的套接字和埠號

將請求的URI轉換為實際的檔案名

網路包的旅程

網路包的旅程( 續)

從輸入網址到顯示出網頁內容，這個程序只有短短幾秒的時間，然而，正如本書所講，在這短短幾秒的背后，離不開各種設備和軟體的相互配合，我們在探險之旅中所涉獵的這些內容已經十分復雜了，但這還僅僅是網路世界的一小部分而已，還有很多內容我們無法講解，如果深人挖掘其中一些細節也是難以窮盡的，網路的復雜度由此可見一斑，

這份【底層知識寶典】【網路是怎樣連接的】筆記檔案分別為100+、366頁，需要完整版的朋友，可以轉發此文關注小編，私信小編【見下圖】來獲取！！