实验总表 · 上机地图
计算机的知识一半在键盘上。本表是全站动手清单。两类：★ 本站已写（
labs/下可直接跑的小实验）与 📋 大 project（第二档课程作业）。大 project 的目标不是把答案交给学生，而是给出教师版说明书：目标、阶段、接口、测试、评分与可选挑战；实现留给学习者分阶段完成。
分工与运行约定
- Mac（主力）：C/Python/Rust 的 shell、malloc、缓存分块、解释器、B+ 树、Raft 选主、SIMD 等——
labs/下每个子目录一个README+ 源码 +make run或运行命令。 - Win 4060 Ti（CUDA/大 project）：
gpu-*的核函数系列、需要 GPU 或长时间跑的实验。课程侧提供脚手架、运行命令与验收脚本；学生按阶段在目标机器上实现和测试。 - 凡标 📋 的：对应讲义页末尾给出 课程作业说明书（学习目标 / 阶段拆解 / 给定接口 / 学生任务边界 / 验收测试 / 评分 Rubric / 对标原课作业）。这些是教师视角的项目设计，不是替学生完成实现。
大 Project 教学约定
每个大 project 都按同一套课程作业格式组织：
- 教师提供：问题背景、推荐脚手架目录、公开测试、故障注入或 benchmark harness、阅读提示、常见坑提示。
- 学生实现：核心算法与系统逻辑、必要的数据结构、测试补充、实验报告；不得直接照搬生产系统源码或完整参考解。
- 验收分层：功能正确性 40%，边界/故障测试 25%，性能或资源指标 15%，代码结构与文档 10%，实验报告与设计反思 10%。
- 交付物：源码、
README、测试日志、设计报告（2-6 页，说明取舍、失败案例、性能数字）。
★ 本站已写的可运行实验
| 编号 | 实验 | 语言/机器 | 对应讲义 | 教学点 |
|---|---|---|---|---|
| L01 | 缓存分块矩阵乘法（naive vs blocked vs 转置）实测加速比 | C / Mac | csapp-02、perf-02 | 存储层级不是抽象——同一算法差 10× |
| L02 | 手写 shell（fork/exec/pipe/重定向/后台作业） | C / Mac | os-01 | 进程控制系统调用的肌肉记忆 |
| L03 | 显式空闲链表 malloc（首次适配 + 合并 + 边界标记） | C / Mac | csapp-04 | 堆的真实模样 |
| L04 | Tree-walk 解释器（一门小语言：词法→Pratt 解析→求值→闭包） | Python / Mac | comp-01/02 | 编译前端全流程最小可运行 |
| L05 | B+ 树（插入/分裂/范围扫描） | Python / Mac | db-01 | 数据库索引的心脏 |
| L06 | Raft 选主 + 日志复制（单机离散时钟模拟网络） | Python / Mac | dist-02 | 共识不再是黑盒 |
| L07 | SIMD 与自动向量化对照（点积：标量 / 编译器向量化 / 手写 intrinsics） | C / Mac | perf-01、par-01 | Roofline 的实感 |
| L08 | CUDA reduction + scan 优化阶梯（naive→shared→warp shuffle） | CUDA / Win | gpu-01/02 | GPU 内存层级与并行原语 |
| L09 | 玩具 attention kernel（tiling + softmax 数值稳定） | CUDA / Win | gpu-02、mlsys-02 | FlashAttention 的最小内核直觉 |
| L10 | 无锁栈（CAS + ABA 演示 + 内存序） | C++ / Mac | par-02 | 并发的深水区 |
| L11 | Rust 所有权谜题集（借用检查器为什么拒绝 + 如何改） | Rust / Mac | rust-01 | 把编译错误读成设计信号 |
| L12 | 从 socket 到 HTTP：极简 HTTP/1.1 服务器（keep-alive + 分块） | Python / Mac | net-02、web-02 | Medusa 后端下面那层 |
📋 大 project 课程作业（教师版说明书）
| 编号 | Project | 对标原课 | 讲义页给出的说明书 |
|---|---|---|---|
| P01 | xv6 内核实验全套（页表 / 系统调用 / 锁 / 文件系统 / mmap） | MIT 6.S081 | os-01/02/03 页末分阶段作业说明书 |
| P02 | 从零关系型数据库（存储引擎 + SQL 子集 + MVCC + WAL 恢复） | CMU 15-445 | db-01/02/03 三页累进作业说明书 |
| P03 | 分布式 KV 存储（Raft + 分片 + 线性一致读） | MIT 6.824 | dist-02/03 页末作业说明书 |
| P04 | 编译器后端（IR + SSA + 寄存器分配 + 窥孔优化） | Stanford CS143 后半 | comp-03 页末作业说明书 |
| P05 | 迷你 TCP（用户态可靠传输：滑动窗口 + 重传 + 拥塞） | Stanford CS144 | net-01 页末作业说明书 |
| P06 | 性能工程终极题（把一个基线程序优化 100×） | MIT 6.172 | perf-02 页末作业说明书 |
| P07 | 迷你推理引擎（KV cache + 连续批处理 + 量化） | MLSys 课群 | mlsys-02 页末作业说明书 |
读法建议
讲义先行、实验随后。每读完一条线的核心页，去跑对应的 ★ 实验，原理会从"看过"变成"做过"。📋 大 project 作为长周期课程作业使用：先读说明书和评分标准，再按阶段做设计、实现、测试和报告。
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