14 周计划

学习进度

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WEEK 01

重新启动：C++ / Big-O / HPC 环境

09/28–10/04

WEEK 02

容器、ADT、规格与作业调度

10/05–10/11

DSASet / Map / Stack / Queue

理解 ADT 与具体实现的区别。

LeetCode：Valid Parentheses、Min Stack；可选 Daily Temperatures。

LC Stack LC Queue

6.102Code Review + Specifications

Reading 03: Code Review。

Reading 04: Specifications；给自己的函数明确 precondition / postcondition。

R03 Code Review R04 Specifications

HPCScheduler / Modules / Slurm

HPC Carpentry：Scheduler Fundamentals、Environment Variables、Modules。

自己写一个最小 Slurm job script；会看 job 状态和 stdout/stderr。

HPC Intro

Tools/SystemsMissing + CSAPP + SICP

Missing Semester：Command-line Environment + Development Environment。

CSAPP Ch.2；开始 Data Lab。

SICP Ch.1：procedure / abstraction / recursive vs iterative process。

Command-line Environment Development Tools CSAPP Labs

WEEK 03

递归 + ADT + 并行计算基本模型

10/12–10/18

DSARecursion

CS106B：Introduction to Recursion / Why We Use Recursion；能画出递归调用树。

LeetCode：Reverse String（递归）、Pow(x,n)（可选）。

CS106B SP26 LC Recursion

6.102Designing Specs + ADT

Reading 05: Designing Specifications。

Reading 06: Abstract Data Types。

R05 Designing Specs R06 ADTs

HPCParallel Computing 认知框架

LLNL Introduction：Overview、Terminology、Memory Architectures。

区分 shared / distributed / hybrid；理解 speedup、scalability、parallel overhead。

LLNL Intro

Tools/SystemsDebugging + CSAPP Ch.3

Missing Semester：Debugging and Profiling。

CSAPP Ch.3 开始：Machine-Level Representation。

Debugging & Profiling

WEEK 04

Backtracking + 表示不变量 + 并行程序设计

10/19–10/25

DSABacktracking

理解“选择 → 递归 → 撤销选择”的搜索树。

LeetCode：Subsets、Permutations、Combination Sum（选 2–3）。

LC Backtracking

6.102Representation Invariant + Interface

Reading 07：Abstraction Functions & Rep Invariants。

Reading 08：Interfaces & Subtyping。

R07 AF / RI R08 Interfaces

HPC设计并行程序

LLNL Intro：Programming Models、Partitioning、Communication、Synchronization、Data Dependencies、Load Balancing。

拿向量加法 / 矩阵乘 / Monte Carlo π 分别写出怎么拆任务。

LLNL Parallel Intro

Tools/SystemsCSAPP + Git

继续 CSAPP Ch.3；用 debugger 看 stack / register / function call。

Missing Semester：Version Control and Git。

Missing: Git 6.102 Git 1

WEEK 05

指针 / 链表 / 二分 + OpenMP 入门

10/26–11/01

DSAPointers + Linked List + Binary Search

自己实现最小 singly linked list。

LeetCode：Reverse Linked List、Merge Two Sorted Lists、Binary Search。

LC Linked List LC Binary Search

6.102Equality / Functional Programming

Reading 09 Equality。

Reading 10 Functional Programming；和 SICP 的 higher-order function 对照。

R09 Equality R10 Functional

HPCOpenMP：Fork–Join / parallel / for

LLNL OpenMP：Introduction、Programming Model、Parallel Construct、for。

把 serial vector add 或 π 计算改成 OpenMP；记录 1/2/4/8 threads 时间。

LLNL OpenMP Programming Model

SystemsBomb Lab

开始 Bomb Lab；重点是 assembly + debugger，不追求赶进度。

CSAPP Labs

WEEK 06

Heap / Sorting + OpenMP 数据作用域与 Reduction

11/02–11/08

DSAHeap / Priority Queue / Sorting

理解 heap 的 push/pop/top 复杂度。

LeetCode：Kth Largest Element、Top K Frequent Elements；复习排序复杂度。

LC Heap LC Sorting

6.102Recursive Data Types

Reading 11 Recursive Data Types；和 linked list / tree 的递归定义联系起来。

R11 Recursive Data Types

HPCprivate / shared / reduction

读 OpenMP data scope、reduction、environment variables。

做 LLNL Exercise 1；理解 OMP_NUM_THREADS。

Reduction Env Vars

ToolsPackaging

Missing Semester：Packaging and Shipping Code；把 CMake / dependencies / README 放进自己的项目。

Packaging & Shipping

WEEK 07

Tree / BST + Race Condition + 程序优化

11/09–11/15

DSATree / BST

手写 preorder / inorder / postorder；理解 BST invariant。

LeetCode：Maximum Depth、Invert Binary Tree、Validate BST。

LC Tree

6.102Parsing（选学）

Reading 12 Grammars & Parsing：本周负担大可只浏览。

R12 Parsing

HPCSynchronization / Race Conditions

OpenMP：critical、atomic、barrier；自己制造一次 race，再修复。

比较 critical / atomic / reduction 的适用场景和性能成本。

OpenMP TOC OpenMP Ref

SystemsCSAPP Ch.5

读 Ch.5；关注 compiler optimization、loops、dependency、SIMD 的直觉。

CSAPP Web Asides

WEEK 08

Hash / Heap 综合 + Cache / Locality + OpenMP 性能

11/16–11/22

DSAHashing / Heap 综合

解释 hash table 平均 O(1) 的条件与碰撞。

LeetCode：Longest Consecutive Sequence、重做 Top K Frequent；K Closest Points 可选。

LC Hash Table LC Heap

6.102Debugging

Reading 13 (Avoiding) Debugging；把 assertions / logging / test isolation 用到项目。

R13 Debugging

HPCOpenMP 性能 + Scheduling

比较 static / dynamic / guided scheduling；做 strong scaling 小实验。

记录 threads、wall time、speedup。

OMP Env Vars OpenMP Specs

SystemsCSAPP Ch.6

理解 locality、cache line、miss、memory bandwidth。

开始 Cache Lab 或 Performance Lab（二选一）。

CSAPP Labs

WEEK 09

Graph / BFS / DFS + MPI Point-to-Point

11/23–11/29

DSAGraph / BFS / DFS

理解 adjacency list；用 BFS / DFS 各遍历一次图。

LeetCode：Flood Fill、Number of Islands、Clone Graph（可选）。

LC Graph LC BFS LC DFS

6.102Concurrency

Reading 14 Concurrency：process / thread、shared memory / message passing、race condition。

R14 Concurrency

HPCMPI 环境 + Blocking Send/Recv

MPI：Init / Finalize / Comm_rank / Comm_size / Send / Recv。

做 LLNL Exercise 1 + 2。

LLNL MPI Blocking

Tools工具转入日常

Missing Semester 不再单独学；要求自己的所有项目都用 Git / shell / debugger / profiler。

WEEK 10

Graph 进阶 + Mutual Exclusion + MPI Collective

11/30–12/06

DSAGraph Cycle / Topological Thinking

LeetCode：Course Schedule、Rotting Oranges；Network Delay Time 可选。

Course Schedule Rotting Oranges

6.102Promises + Mutual Exclusion

Promises 可浏览；重点 Reading 16 Mutual Exclusion。

R15 Promises R16 Mutual Exclusion

HPCMPI Collective

学习 Bcast / Scatter / Gather / Reduce。

实现 parallel π 或 vector reduction；比较手写 point-to-point 与 MPI_Reduce。

MPI TOC MPI 4.1

SystemsCache / Performance Lab

完成你选的 Lab 的主要部分；解释一次 cache 行为导致的性能差异。

WEEK 11

Greedy + Message Passing + MPI Non-blocking

12/07–12/13

DSAGreedy

理解 greedy 需要正确性理由。

LeetCode：Best Time to Buy and Sell Stock、Jump Game、Non-overlapping Intervals（选 2–3）。

LC Greedy

6.102Message Passing

Reading 18：Message-Passing & Networking；比较 shared-memory 与 message-passing。

R18 Message Passing

HPCMPI_Isend / Irecv

理解 non-blocking 的目的：允许 communication / computation overlap。

做 ring neighbor exchange 或 halo-like exchange。

MPI Non-blocking

Project形成中型项目结构

至少分出 src / include / tests / benchmarks；main() 只保留高层流程。

WEEK 12

Dynamic Programming 入门 + MPI 数据分解

12/14–12/20

DSADynamic Programming

先从 recursion + memoization 理解 DP，再转 bottom-up。

LeetCode：Climbing Stairs、House Robber、Coin Change。

LC DP

HPCDomain Decomposition

做 LLNL MPI Exercise 3 或同类 array decomposition。

把 serial matrix / heat / array kernel 改成 MPI。

MPI Exercise 3

Systems把 cache 与并行联系起来

解释 OpenMP/MPI 性能不理想究竟来自 serial fraction、memory bandwidth、cache miss、sync、communication 还是 load imbalance。

Software测试 + benchmark 分离

测试 correctness；benchmark 只测性能。

WEEK 13

复习与性能分析：从“能跑”到“能解释”

12/21–12/27

DSALeetCode 复做周

不做新主题：从前 12 周挑 6–8 道题，完全不看旧代码重做。

每题写一句：为什么选这个数据结构？复杂度是什么？

HPCProfiling / Scaling / Amdahl

做 1/2/4/8 threads 或 ranks scaling 表。

计算 speedup S(p)=T1/Tp；用 Amdahl's Law 解释上限。

Using Resources Effectively

ToolsCode Quality

Missing Semester：Code Quality；对学期项目做一次 lint / formatting / tests / docs 整理。

Code Quality

6.102回顾

用 Safe from bugs / Easy to understand / Ready for change 审查项目。

WEEK 14

综合交付：Scientific Computing / HPC Mini Project

12/28–01/03

Project最终结构

serial C++ → tests → benchmark → OpenMP → MPI → Python plot。

README 写清 build、run、test、benchmark、并行参数。

输出 speedup 图 + 简短性能分析。

DSA停止追题量

只做 1–2 道综合 Medium，或者补未掌握题；不为了“50 题”硬刷。

HPC最终检查

能口头解释 thread vs process、shared vs distributed、race、reduction、blocking vs non-blocking、strong scaling、Amdahl。

Next下一阶段

算法进入 MIT 6.006；HPC 再考虑 MPI+OpenMP、GPU/CUDA 或 Berkeley CS267。

DSAC++ 恢复 + Big-O

6.102检查与测试

HPC认识集群

Tools/SystemsMissing + CSAPP + SICP

DSASet / Map / Stack / Queue

6.102Code Review + Specifications

HPCScheduler / Modules / Slurm

Tools/SystemsMissing + CSAPP + SICP

DSARecursion

6.102Designing Specs + ADT

HPCParallel Computing 认知框架

Tools/SystemsDebugging + CSAPP Ch.3

DSABacktracking

6.102Representation Invariant + Interface

HPC设计并行程序

Tools/SystemsCSAPP + Git

DSAPointers + Linked List + Binary Search

6.102Equality / Functional Programming

HPCOpenMP：Fork–Join / parallel / for

SystemsBomb Lab

DSAHeap / Priority Queue / Sorting

6.102Recursive Data Types

HPCprivate / shared / reduction

ToolsPackaging

DSATree / BST

6.102Parsing（选学）

HPCSynchronization / Race Conditions

SystemsCSAPP Ch.5

DSAHashing / Heap 综合

6.102Debugging

HPCOpenMP 性能 + Scheduling

SystemsCSAPP Ch.6

DSAGraph / BFS / DFS

6.102Concurrency

HPCMPI 环境 + Blocking Send/Recv

Tools工具转入日常

DSAGraph Cycle / Topological Thinking

6.102Promises + Mutual Exclusion

HPCMPI Collective

SystemsCache / Performance Lab

DSAGreedy

6.102Message Passing

HPCMPI_Isend / Irecv

Project形成中型项目结构

DSADynamic Programming

HPCDomain Decomposition

Systems把 cache 与并行联系起来

Software测试 + benchmark 分离

DSALeetCode 复做周

HPCProfiling / Scaling / Amdahl

ToolsCode Quality

6.102回顾

Project最终结构

DSA停止追题量

HPC最终检查

Next下一阶段