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一、冯诺依曼体系

包括：
1.CPU中央处理器：进行各种算术运算，逻辑判断（代码内容都是CPU运行）
cpu的频率：
基频/默频:3.9GHz，相当于一秒钟能算39亿次
睿频/加速频率

2.存储器：内存和外存（主要为硬盘）
区别

• 内存读写速度快，硬盘慢
• 内存存储空间比较小，硬盘大
• 内存成本高于硬盘
• 内存存储数据不持久，一断电就没了，硬盘存储数据持久，断电依然不会丢失
• 存储空间：硬盘>>内存>>CPU 数据访问速度：CPU>>内存>>硬盘

3.输入设备：用户给计算机发号指令的设备，例如键盘鼠标
4.输出设备：计算机给用户汇报结果的设备，例如显示器

二、CPU执行指令的过程

一条指令=4位操作码（opcode)+4位操作数
操作码相当于函数名，操作数相当于函数参数
简化版本指令表：

指令（instruction）	功能说明	4位 opcode	操作的地址或者寄存器
LOAD_A	从 RAM（内存） 的指定地址，将数据加载到 A 寄存器	0010	4位 RAM 地址
LOAD_B	从 RAM 的指定地址，将数据加载到 B 寄存器	0001	4位 RAM 地址
STORE_A	将数据从 A 寄存器写入 RAM 的指定地址	0100	4位 RAM 地址
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	1000	2位的寄存器 ID + 2位的寄存器 ID

cpu的寄存器：cpu进行存储数据的位置，访问速度快于内存，存储空间更小更贵，主要是cpu进行执行指令各种运算时，存储临时数据，起到辅助作用。
流程：
读取指令->解析指令（根据指令表理解指令）->执行指令

理解一段指令（程序）如何执行：

• 从0号地址开始执行：
  1.读取指令：00101110
  2.解析指令：opcode:0010（从 RAM（内存） 的指定地址，将数据加载到 A 寄存器）
  操作数：1110
  即把1110（14）地址上的数据读取到寄存器A中
  3.执行指令
  CPU
  A寄存器：00000011
• 默认顺序执行下一条
  1.读取指令（读取1号地址）：00011111
  2.解析指令：opcode:0001 （从 RAM 的指定地址，将数据加载到 B 寄存器）
  操作数：1111
  即把1111（15）地址上的数据读取到寄存器A中
  3.执行指令
  CPU
  A寄存器：00000011 （13）
  B寄存器：00001110 （14）
• 默认顺序执行下一条
  1.读取指令（读取2号地址）：10000100
  2.解析指令：opcode:1000 （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）
  操作数：0100两个寄存器编号（01：B）（00：A）
  即把A,B两个寄存器数据相加，放到A中
  3.执行指令
  CPU
  A寄存器：00010001 （17）
  B寄存器：00001110 （14）
• 默认顺序执行下一条
  1.读取指令（读取3号地址）：01001101
  2.解析指令：opcode:0100 （ 将数据从 A 寄存器写入 RAM 的指定地址）
  操作数：1101
  即把将数据从 A 寄存器写入内存地址1101（13）
  3.执行指令
  CPU
  A寄存器：00010001 （17）
  B寄存器：00001110 （14）
  地址：13数据：00010001 （17）
  -默认顺序执行下一条
  1.读取指令（读取4号地址）：00000000
  程序结束

三、操作系统

1.含义：

一组做计算机资源管理的软件统称。计算机中最重要的“软件”，目前常见操作系统：Windows系列，Unix系列，Linux系列（后端开发，服务器程序使用的主要系统），Mac OS系列，鸿蒙系列等，系统之间彼此不兼容。

2.作用：

1.管理各种硬件设备（通过驱动程序）
2.给各种应用程序，提供一个稳定的运行环境
应用程序工作中互不打扰，即使某个程序出现bug，不影响其他程序

3.主要概念

进程：即一个运行起来的程序，现代计算机可以跑百多个进程很常见，那么就需要管理
如何管理：
1.描述一个进程是什么样
使用结构体，描述进程的核心属性，例如进程控制块（PCB），包含进程中所有关键信息，是进程存在唯一标志
2.把多个进程组织起来
例如，Linux这样系统，使用链表这样的形式，把多个PCB串到一起，便于增删查改
核心操作：
1）创建进程：初始化新的PCB结构体，加入链表中
2）销毁进程：在链表中找到目标进程中的PCB，并将其从链表删除释放资源
3）查看进程列表：遍历链表，提取每个PCB的关键信息（如ID、状态）并展示
PCB
1.pid(进程id)身份标识符(同一时段不同进程不同)
2.内存指针(一组):通过指针进程就找到要执行的指令在哪里,依赖的数据在哪里
3.文件描述符表:进程很多时候要从硬盘中读写数据,而硬盘中的数据是以文件形式组织的,进程读写文件就要打开文件,把文件信息保存到文件描述符表中,表中每个项代表一个对应打开的文件,操作系统会把许多资源抽象成文件,也不一定是硬盘资源
例如:双击一个exe文件(包含要执行的指令和需要的数据),运行一个程序创建一个进程,把exe的指令和数据读取出来存到内存中(CPU执行操作系统的指令完成),**后序进程运行中CPU取出并执行内存中的一条条指令.

一个cpu同一时刻只能执行一个进程,但是为什么我们看来能同时用多个软件?
多任务操作系统(cpu)只有一个核心也能运行多个进程

• 并发执行:进行分时复用,将一个单位时间分成多份运行多个进程,在人类感觉看来是同时执行
• 并行执行:把多个CPU核心上,同时执行多个进程这样方式
  两者统称为并发执行,因为并发执行,计算机需要进行进程快速切换,即进程调度

4.进程调度
1)进程状态
两个典型:

• 就绪状态(随叫随到),进程随时可以在CPU执行
• 堵塞状态:进程不适合在CPU执行

2 )进程优先级
优先级高占用cpu多,比如QQ微信可以延缓时间接受信息
3)进程上下文
进程执行一会儿后,可能失去CPU,一段时间后继续使用进程会回到CPU上执行,就必须延续之前的状态而不能从头开始,进程在cpu运行过程中,cpu的各种寄存器就表示当前进程运行的"中间状态"
保存上文:把cpu寄存器的值,保存到内存中(PCB对应属性)
恢复下文:把PCB中保存的属性,填回到cpu的寄存器

4)进程记账信息
具有统计功能,统计每个进程在CPU上运行了多久,如果发现某个进程很久没有吃到CPU,将会适当给这个进程倾斜一些资源.

(进程,PCB,操作系统,CPU)关系总结:

• 每个进程对应一个PCB,所有PCB通过链表(其中一种连接方式)连接在一起.
• 进程是操作系统中,资源分配的基本单位
• 操作系统通过操作链表来管理PCB,进而实现对所有进程的创建,调度,销毁.
• 进程相当于任务;PCB是档案;链表是档案柜;操作系统是档案管理员,创建维护进程的PCB,把PCB放入链表,进行增删查改,从链表中挑选合适的PCB决定哪个进程获取CPU资源,保证每个任务安全,有序运行;CPU就是干活的工人,操作系统把任务交给CPU执行完成任务