计算机的构成

CPU的基本情况

• 常见的CPU架构
  1. x86架构 (intel, amd, 家用pc, 服务器等)
  2. arm架构 (苹果,高通,苹果电脑和苹果手机)

• 不同架构的CPU对应的指令集是不同的
  • 不同架构的CPU，指令集不同，对应的机器语言，汇编语言也是不同的。其中，8086是上个世纪典型的一款CPU代表，后续(80286,80386,80486)等等CPU统称为x86。

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多核CPU

1. 将多个可以独立工作的CPU聚集成一起合成一个CPU,原本一个任务一个CPU干活，现在一个任务多个CPU一起干活；当然，一份活就需要拆分成多份给多个CPU，这就需要软件合理的将大任务拆分成多个小任务。软件就引入了(“并发编程”)。
2. 既然CPU可以并发编程，那一个CPU能否做两个工作呢？答案是可以的，称作（超线程技术）。可以看做是物理核心和逻辑核心，比如：4个物理核心有8个逻辑核心（4个人能干8个人的活）。
   • 如何查看自己的电脑有多少逻辑核心？
     • 打开任务管理器
     • 点击性能
     • 右击鼠标点击将图形更改为逻辑处理器
     • 可以看到“内核”以及“逻辑处理器之间的关系”、

简单模拟指令

（当前只是一个简单的版本，实际情况要复制的多）

• 什么是寄存器？

  • 寄存器是CPU上存储数据的单元，和硬盘、内存类似，CPU上也可以存储数据，读取数据速度是内存的上万倍，但是CPU较为珍贵，存储的数据量不会太大。
  • 比方说我们有这一些指令集，一开始指针指向地址0.

  地址	数据
  0	00101110
  1	00011111
  2	10000100
  3	01001101
  …	…
  14	00000011

  • 那么数据“00101110”可以看作两部分：“0010”对应上表中的操作命令LOAD_A，“1110”是内存中的地址，总体表示的意义为：将内存地址为“1110”里面的数据读取到寄存器A当中。“1110”对应的值为14，也就是说“00000011”数据被寄存器A读取了。
  • 由于现代计算机CPU执行速度大大提高，读取内存的速度已经跟不上CPU执行的速度，缓存能够很好的解决这种问题：一次性的先读取一部分数据在CPU缓存中，就近拿取数据。
  • 地址2进行add操作”10000100“拆分为三部分:""1000"为指令ADD,计算两个指定寄存器的数据的和，并将结果放入第二个寄存器."01"代表寄存器B,"00"代表寄存器A.

操作系统

操作系统是计算机中最重要的软件，需要管理各种硬件设备，给其他软件提供稳定的运行环境。

• 操作系统给各种硬件提供了统一的API,在JAVA语言当中，JVM已经将系统的API进行了封装，直接调用JVM的API,不需要充分学习系统原生的API,并且JVM的API是跨平台的，对于Windows，linux都适用。

进程是系统分配资源的基本单位

• 电脑上打开的各种软件都可以看作是进程（任务）。
• 进程的管理
  1. 先描述（使用类、结构体的方式，把实体属性列出来）Process Control Block
     • PCB结构体有很多的属性，常见的有
       1. pid 每一个进程都有它自身对应的进程id号，同一台机器的进程id号都是唯一的，利于进行添加与删除
       2. 内存指针（一组） 进程运行是需要占用内存资源的，系统分配给了你多少内存，你就只能在当中使用，不能随意的逾越鸿沟。一个进程运行起来，指令和数据都需要分配到对应的内存中。
       3. 文件描述符表 进程经常需要访问硬盘，操作系统对硬盘进行了封装（文件）进程要访问文件，就要先打开文件，构造一个结构体，将文件的信息装进结构体。
       4. CPU的分时复用 进程的数量往往都比逻辑核心要多，为了多进程能运行，进程需要分时复用，某个时刻进程1占用，某个时刻进程2占用…
  2. 再组织（使用一定的数据结构，把这些类、结构体连在一起）
     • 使用复杂的链表将进程串到一起，进行增加或删除操作。
• 进程的并发执行
  • 多个核心同时运行时称为“并行执行”
  • 一个核心要对不同的进程分时复用，称为‘’并发执行“
  • 当代计算机都是并行和并发同时进行的，人类感知不到，往往将这两个概念统称为并发

进程的调度

1. 状态
   • 描述某个进程当前是否适合进入CPU执行 （就绪状态 / 阻塞状态）。
2. 优先级
   • 进程资源的分配是不公平的，重要的进程往往更优先被调度。
3. 记账信息
   • 针对每一个进程，统计它占用CPU的时间，合理的调整进程调度的策略。
4. 上下文
   • 相当于游戏的读档存档，接着上一次的指令继续往下执行。