JavaEE初阶1.0

打破计算机的神秘感~

一、 计算机是怎么构成的

1.0 CPU基本情况

x86架构  intel  amd 家用pc  服务器  

arm架构  苹果 苹果电脑  高通 智能手机

高通（安卓旗舰手机主要芯片供应商）

2.0 汇编语言

是机器语言 不同cpu 架构不同 指令集不同  对应的机器语言/汇编语言也是不同的

cpu的寻址 16位 64位 等等

cpu的位数，就和代码中，内存地址用几个字节表示是密切相关的~

3.0 cpu是怎么构成的

不理解具体过程  但是至少要知道，CPU以及其他的 内存，硬盘等等 重要的设备

都是由 门电路 构成的    门电路由晶体管构成  晶体管足够小（nm级别）

这样就达到了足够多

4.0 如何判断CPU好坏

cpu能不能搞大一点呢？不可以 这样意味着加工的时候 良品率会大幅度降低！！！

解决办法：多核cpu  

能不能让一个cpu核心当成俩来用？ （超线程技术）

咱们现在的CPU都是这种 多核+超线程 技术加持的产物

查看cpu：任务管理器(ctrl+shift+esc) -----> 性能----------->CPU

cpu内核6个  逻辑处理器12个（相当于12个人同时干活）  还有一个指标是 频率

频率：描述单个CPU核心工作的速度~  

除此之外 还有很多指标可以衡量~  有大佬，已经把CPU的水平，排出座次，咱们可以直接参考

例如：网上搜索CPU天梯图(台式机和笔记本是两个不同的天梯图）

通过任务管理器里面对应自己的CPU型号

5.0  指令（重点）

虽然咱们可以不用理解CPU的具体构造，但是需要理解，CPU是怎么执行代码的~~~

下面是一个指令表      地址0  数据00101110  

这个一段指令  其实就是内存中的一段数据~~

咱们写好的代码，最终想要运行，都是需要让操作系统，先把写好并编译好的指令加载到内存中，让后cpu才能执行的~~~

cpu执行指令的时候，要经历从内存读取数据这样的操作的~

6.0 冯诺依曼结构

精髓：cpu和内存分开 （执行单元和存储单元分开） 

这样解耦合 降低了硬件设计的成本，随着硬件技术的发展，cpu越来越快了，但是内存读取这个事情，提升不明显，内存渐渐的跟不上cpu的节奏了

cpu就设计了很多的机制，来解决上述问题：

缓存  （理解为cpu为舞台 内存为演员   演员不能及时赶到舞台，然后缓存是就近的演员  之前的缓存是在’南北桥‘（cpu附近的宾馆）上的，现在直接集成到cpu上

新的计算机结构的尝试：      量子计算机~ 

总结：

cpu要执行的指令（在指令集中 不同架构cpu指令集不同）存在内存里面，取指令的操作，其实是非常耗时的，因此cpu中通过缓存，流水线等技术，来优化这里的效率

二、操作系统

1.0 介绍

操作系统是一个软件（由代码构成程序）       

主要职责：管理各种硬件设备    给其他软件提供稳定的运行环境（抽象 封装）

例： 罗技G鼠标 13个案件  程序需要响应鼠标的操作，但是总不能根据不同的鼠标，写不同的代码吧？    这个时候就需要操作系统站出来，统一管理各种不同的硬件设备，给软件提供统一的api~

这样就可以不必关注硬件的细节差别了，只需要调用操作系统的api即可，再由操作系统来去控制不同的硬件进行工作~

操作系统也提供了一些管理软件资源的api，可以调用api来完成一些特定的工作

这些应用程序，在工作过程中是互不干扰的  及时某个程序有bug也不会影响到其他应用程序的运

常见系统：windows linux（程序员必须要掌握的系统）   mac  ios  android等等

使用windows一般都是图形化页面(降低门槛）     linux是命令行操作(生产力工具）

上述各种系统彼此之间是不兼容的，但是Java的优点就是 跨平台 

三、 进程（重点）

1.0 概述

一个运行起来的程序   叫做一个进程

process   操作系统中的重要概念  

进程多了  操作系统就需要 能够很好的 管理上述进程

站在系统的角度，如何管理进程？

(1)先描述出一个进程是啥样的     

使用结构体（主流的操作系统都是C语言写的），描述出进程的核心属性

进程控制块（PCB）   非常大的结构体，有很多很多属性~

(2)再把多个进程组织起来

比如 linux这样的操作系统，使用链表这样的形式，把多个PCB串到一起

创建一个新进程，就是创建一个PCB   初始化PCB的各个属性  把PCB加到链表上

销毁一个进程  查看进程列表等等等

2.0 PCB

(1)pid  进程id 

进程的身份标识符~~  （任务管理器右键打开）

(2)内存指针（一组指针）

进程需要知道执行的指令在哪里  指令依赖的数据又在哪里

双击exe  运行一个程序，创建一个进程

操作系统的加载过程：

操作系统 会把exe中的指令加载到内存中  后续进程在运行过程中，就会从指令内存区域里一条一条的取指令并执行~

操作系统和cpu： 

操作系统本身也是一个软件，也是由一系列指令构成的  

cpu就会依次执行操作系统的这些指令（操作系统跑起来了）

此时运行某个进程，操作系统就会进行 刚才的加载到内存的过程，让cpu来执行这里的指令

(3)文件描述符表

这个表记录了我要打开哪些文件

进程 运行过程中   很多时候 需要和硬盘进行交换（硬盘上的数据是用文件来存储的）

每次打开一个文件，就会把这个文件的信息，保存到文件描述符表中~

进程的运行  需要依赖硬盘 网卡  cpu

进程是操作系统中，资源分配的基单位

(4)  进程状态

分时复用：一秒钟拆分成很多部分     每个部分对应一个进程    cpu运行速度足够快 

                   切换的过程也快     超出人类的反应时间 从人类的角度看就是可以同时干很多事                               其实是串行  但是效果上看起来像是并行

进程状态：两个典型的

就绪状态（随叫随到）  进程随时可以到cpu上进行

 阻塞状态进程（有事）    当前不适合到cpu上执行

(5)进程优先级

有些进程，就是要优先级高一点，吃到更多的cpu资源

(6)进程的上下文

进程调度  一个进程执行一会  失去cpu  

过了一段时间后，进程还会回到cpu上执行  沿着上次执行到的状态，继续往下执行

翻出小本子回忆一下上次的进展~

进程在cpu中运行的过程中，cpu上的各种寄存器，就表示了当前进程运行的“中间状态” 

寄存器不止是储存中间结果   也会存储当前这个进程执行到第几条指令了 以及当前进程中“函数调用关系”      简单来说 就是游戏中的存档

(7) 进程的记账信息

统计功能     统计每个进程都在cpu上面运行了多久

如果发现某个进程，好久没有吃到cpu资源了 就会给这个进程倾斜一些资源~~

上面是计算如何工作的概述 接下来就是多线程的知识

感谢大家的支持

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如有问题欢迎批评指正，祝大家生活愉快、学习顺利！！！