情報科学

2進数

ビット、位の重み、桁上がり——機械が2進数で数える仕組み。

2 の補数

符号付き整数の表現

浮動小数点（IEEE 754）

符号、指数、仮数の可視化

ブール論理と論理回路

AND/OR/NOT とデジタル回路

命令実行

フェッチ・デコード・実行——1命令が CPU を通り抜ける旅。

CPU パイプライン

5 段が重なり、ほぼ毎サイクル 1 命令が完了する — データハザードが止めるまで。

分岐予測

投機的実行と予測ミスのコスト

キャッシュ階層

L1/L2/L3、局所性、キャッシュライン

プロセススケジューリング

FCFS・SJF・ラウンドロビンをガントチャートで比較

多段フィードバックキュー

ラウンドロビン、優先度キュー、I/O、エイジングブースト

仮想メモリ

ページング、ページテーブル、TLB

ページ置換

FIFO、LRU、Clock、Bélády の異常

スレッドと同期

競合状態、ミューテックス、デッドロック

ファイルシステム

inode、ディレクトリエントリ、リンク数

OSI / TCP-IP モデル

ネットワーク階層を一層ずつ解説

TCP ハンドシェイク

3 ウェイハンドシェイク、シーケンス番号、再送

TCP コネクション切断

4 ウェイハンドシェイク、FIN/ACK、TIME_WAIT

輻輳制御

教科書 Reno：スロースタート、AIMD、タイムアウト

HTTP / HTTP/2 / HTTP/3

リクエスト・応答、多重化、QUIC

TLS ハンドシェイク

証明書、鍵交換、暗号化

DNS 名前解決

再帰問い合わせと反復問い合わせ

ルーティングプロトコル

古い距離ベクトルはループし、リンクステートの地図は捨てる

SQL 結合

INNER・LEFT・FULL——行が一致し、外れ、NULL で埋まる様子を見る。

GROUP BY と集約

行がバケットに落ち、バケットが集約値へ畳み込まれる。

ウィンドウ関数

フレームが順序付きの行を滑る——行を畳まずに累計やランクを計算する。

B+ 木

葉でのコピー、内部ページでの昇格、葉リンクの範囲走査を見る。

LSM ツリー

高速な書き込みが整列とマージを後回しにし、シーケンス規則で重複版を正しく保つ流れを見る。

MVCC

スナップショットが行バージョンを選び、読み取りと更新を並行させ、回収を待たせる様子を見る。

データベースインデックス

全表走査、ハッシュバケット、B+ 木の葉、カバリング値がページ読み取りをどう変えるかを見る。

Raft コンセンサス

リーダー選挙とログ複製

二相コミット

分散トランザクションの調整

コンシステントハッシュ

ハッシュリングと仮想ノード

字句解析と構文解析

トークン化と AST 構築

AST → コード生成

ツリー走査、IR、最適化パス

仮想マシン

バイトコード実行と JIT

Git の4つの領域

1つの変更が作業ツリー、インデックス、ローカル、リモートを進む様子を見る。

コミットはスナップショット

コミットはステージ済みのスナップショットと親を記録し、新しいIDを得る。

ブランチと HEAD

新しいコミットで動くのは現在のブランチだけ。HEAD が次に動く参照を示す。

Fast-Forward マージ

履歴が分岐していなければ、マージはコミットを作らずブランチだけを進める。

3-way マージ

共通祖先から分岐した2つの履歴を、親を2つ持つコミットで統合する。

マージコンフリクト

同じ箇所への変更を解決し、結果をステージして中断したマージを完了する。

リモートでの共同作業

Fetch、Pull、Push がローカルとリモートの何を変えるかを見比べる。

タグとリリース

commit は branch を進めますが tag は自動では動きません。注釈付き tag は object を追加し、checkout で HEAD が分離します。

リベース

コミットを新しい基点へ再生し、コピーされた各コミットが新しいIDを得る様子を見る。

変更を元に戻す

Restore、Reset、Revert がそれぞれリポジトリのどの層を変えるか比較する。