不远复和蒙以养正
我非常喜愛《易經》，買了很多關于《易經》的書。為什么學習《易經》呢？目的不是為了要學如何算卦，而是想通過它了解古人的觀點?；蛘哒f，我是把《易經》當作哲學和歷史來讀的，“好易而不占”。
《易經》里有很多富有內涵的話，比如大家熟悉的厚德載物，自強不息，等等。今日標題中的兩個詞“不遠復”和“蒙以養正”也都出自《易經》這個文化寶庫。
“不遠復”出自《易經》的復卦，基本的意思就是，“沒走多遠就要回頭看看”，經常回顧走過的路，思考反省，看看是否偏離了方向。
理學家朱熹很喜歡這句話，把它寫成大字，掛在自己的書堂中，目的是提醒自己要經常反省，糾正錯誤，不要背離根本。
其實，“不遠復”對于治學和做軟件也是很有價值的。
經過幾十年的快速發展，關于軟件的知識庫已經非常巨大，而且幾乎每一分鐘都還在增加新內容。
回想我剛畢業的90年代，流行的編程語言就那么一兩種，操作系統方面也主要是Windows一種（少量Unix），芯片方面主流的就是x86。而今天，形勢已經大不相同，每個層面都“多頭化”，而且層次的數量還在增多。
這意味著，對于今天的新手來說，可以選擇的方向更多了，要學習的內容也更多了。方向多是好事，但是要學的東西多就未必好了。一則可能導致不知道要學什么，茫然不知何從下手。另外也可能學的內容不合適，花了很多時間，但是收益不大。也有可能辛辛苦苦學的東西沒過多久就過時了。
這幾年與一些大學生和年輕同行做過一些交流，發現的一個普遍問題是“根基薄弱”，對計算機系統的底層原理知之甚少。比如，很多人對進程空間、虛擬內存、頁錯誤這樣的基本概念都模糊不清，對cache機制、中斷管理和硬件結構就更知之甚少了。
對于《易經》的64卦，我比較熟悉的另一卦是“蒙”卦。
上面的三爻代表山，下面的三爻代表水，山水朦朧，比喻事物的初生狀態，卦辭則闡述先哲們的教育觀?！胺俏仪笸?#xff0c;童蒙求我”，意思是學習這件事，學生要掌握主動權。“蒙以養正，圣功也”是對老師的鼓勵，意思是“教育這件事可以培養正氣，也很有功德的”。或許是受了這句話的鼓舞，這些年我一直很熱心于知識傳播，把自己對軟件的一些理解和認識分享給同行們。廬山研習班便是一種形式。
《論語》的為政篇有句名言，叫“君子不器”。意思是人不要像器皿那樣只有一個用途，不要把自己局限在一個作用上。更進一步的說，是鼓勵知識分子不要只讀書本，只顧自己，要為社會，為他人做些貢獻。
上面這些想法在我腦海中很久了，時不時就浮現出來。2020年太特別了，微小的病毒搞亂了這個世界，也觸發我們重新思考一些基本的問題。在這樣的背景下，大約三周前的一個晚上，我的腦海中突然冒出一個方案，這個方案把積蓄許久的空想夯實，成為一個計劃，這個計劃便是把我對計算機系統的理解和認識打造成一個講座，這個講座每年更新一個版本，堅持下去，不斷提煉，不斷改進，讓它既“營養豐富”，又容易 “消化吸收”。有了想法后，立刻落筆，便有了下面這個提綱。
基礎篇
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第一講：萬法歸一：圖靈機和指令引擎
要點：圖靈和圖靈機，一條長長的紙帶，PC，寄存器，X86的通用寄存器，X86的常用指令，有趣的x86指令，斷點指令，滑板指令，特權指令，控制寄存器，工作模式，實模式，保護模式，SMM，MSR寄存器，讀取CPU的體溫，rdtsc
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實驗1：在調試器下認識常用指令和重要寄存器
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第二講：從跑到飛：中斷和陷阱
要點：不是一開始就會飛，外設和速度差異，理解飛的強需求，中斷過程，IDT表，陷阱，控制軟件，操作系統的雛形
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實驗2：在調試器中觀察IDT表和理解中斷機制
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第三講：離不開的棧
要點：函數，從函數返回，棧在中斷和異常時的作用，內核態棧，Linux內核中的多個特殊棧，用戶態棧，棧到底有多大，使用棧的好處，棧的安全問題，棧溢出攻擊，DEP
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實驗3：在調試器中理解棧的自動增長和溢出攻擊
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第四講：內存錐鑒
要點：ENIAC，馮·諾依曼架構，內存與外存，內存的速度，帶寬和通道，DDR3，DDR4和DDR5，考驗內存，有趣的memset試驗，虛擬內存與物理內存，頁表結構，頁的屬性，重要的標志位，頁錯誤，大錯誤，小錯誤，如何“玩爆”Linux的內存管理器
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實驗4：在調試器中觀察頁表和理解頁錯誤
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第五講：系統脊梁：PCI總線
要點：理解總線，PCI簡史，PCI標準的精髓內容，詳解PCI的配置空間，廠商ID，產品ID，設備類型，基地址（BAR），設備寄存器，訪問設備寄存器，手工控制U盤，USB控制器舉例
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實驗5：在調試器中理解PCI總線
提高篇
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第六講：產業格局：固件和ACPI
要點：固件的必要性，多角度理解ACPI標準，ASL，EFI和ACPI，TianoCore，ACPI的表，E820表，ACPI的標準設備，電池舉例
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實驗6：在調試器中理解ACPI設備
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第七講：多層接力：Cache
要點：馮·諾伊曼的偉大語言，速度之差，多層結構，代碼Cache和數據Cache，Cache的結構，局部性，如何編寫Cache友好的代碼
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實驗7：觀察Cache的數量和結構
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第八講：中斷控制器
要點：PIC的必要性，PIC，APIC，IOAPIC，本地APIC，APIC的重要寄存器，中斷優先級，Windows內核中的IRQL，Linux的做法，NMI，多處理器的挑戰，IPI，IPI有關的死鎖
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實驗8：在調試器中理解APIC
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第九講：芯片組
要點：經典的三芯片架構，神秘的主機控制器，DMI，內存控制器，MCH北移，ICH，ICH的消失和重生，PCH中的常用設備，訪問PCH中的設備，DMA，內存映射和經典IO空間，SOC
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實驗9：在調試器下理解芯片組
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第十講：藍丸和VMM
要點：再分層，機器層面并行，VTx，VM的Entry和Exit，VMCS詳解，虛擬機狀態(Guest-state)區，主機狀態(Host-state)區，虛擬機執行控制字段，VM-exit控制字段，VM-entry控制字段，VM-exit信息字段，XEN，Hyper-V，KVM
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實驗10：在調試器下理解VMM
為了能讓更多人參加，講座采用線上直播和錄像的形式，內容長度為上下兩篇，十次講座，十個動手試驗，加課后問答與討論。
大綱發出后，參加過廬山研習班的格友很快理解了我的思路。
對于這個提綱，雖然只有十講，但是分量真的不輕，對于聽眾，如果能堅持下來，聽不懂的地方就提問，用心動手試驗，那么必定是有收獲的。對于我，也剛好是把多年積累的東西整理一下，系統化，條理化，并以一種新穎的方式呈現出來。
知行合一，今天動工準備講義，一天時間基本完成了第一講，主題是計算機系統的靈魂：CPU。
分成如下六個小節：
?X86基礎：常用寄存器和指令
?X86進階：特殊寄存器和特權指令
?X86進階：工作模式和SMM揭秘
?X86進階：有趣的指令
?理一分殊：擴展到ARM
?萬法歸一：圖靈和圖靈機
有些同行擔心這個課太難，聽不懂，詢問要什么基礎，我說唯一的要求是聽不懂的地方就提問。其實最重要的是誠心，真誠求知的心。
為了盡可能把一些概念說的淺顯易懂，在講義中使用了很多比喻，“用已知描述未知”。
侯捷老師在他的《深入淺出MFC》一書中有句名言：勿在浮沙筑高臺。對于每個程序員來說，深刻理解計算機系統的重要性是再強調也不過分的。夯實這個基礎，可以終生受益。
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總結
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