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一、计算机的发明
众所周知，计算机就是我们现在用的那些电脑什么的，但是你知道第一台计算机是干嘛的吗？
++计算机是冯诺依曼 发明的，这个大佬是我们计算机行业的祖师爷 ，在1946年2月14日 ，对，就是情人节。这台计算机的名字叫埃尼阿克。++ ++它最早是用来计算弹道导弹的轨迹。++后来大家觉得这个东西非常香，如果只用于军事，那就太可惜了。所以后来就出来了民用计算机，也就是我们现在用的。
计算机内部的结构大同小异，其实也是冯诺依曼提出的冯诺依曼体系结构
- CPU（非常精彩，重点谈论）
- 存储器
- 输入设备（键盘，鼠标，麦克风等等）
- 输出设备（显示器，扬声器等等）
存储器无非就外存和内存。外存：硬盘，软盘，U盘，光盘等等
++硬盘和内存的区别：++
硬盘：存储空间大，访问速度慢，成本低，掉电后数据仍在
内存：存储空间小，访问速度快，成本高，掉电后数据丢失
接下来就是大名鼎鼎的CPU了
二、CPU是什么
下面如图就是CPU
CPU又名中央处理系统，它是一台计算机最核心的东西，用于算术运算和逻辑判断
++制作CPU比较精密的公司有：++
1）Intel（英特尔）
2）amd
3）高通（手机cpu，晓龙）
.....
虽然说intel是老牌了，但是现在却被amd打的节节败退，现在的amd比intel的市值高了一倍，而且现在的amd的CPU便宜&大碗。
++桌面（消费市场）++英特尔：酷睿/酷睿ultra
amd：锐龙
++服务器（商业市场）++
英特尔：志强
amd：霄龙
CPU的主流架构
1）x86，x64 给桌面端或者服务器用
Intel的上个世纪80年代，研发了一代神U叫8086（CPU型号），为了纪念，就叫x86了。
后来计算机进入的64位时代，amd研发出了amd64架构，但是奈何amd当时太弱了，就被Intel抢过去了改名x64，当自己研发的了~~
2）arm架构
给移动端/嵌入式使用，性能更弱，功耗低，更省电。
3）RISC-V（V是罗马数字5）
这是一套开源的CPU架构指令，由于我们国内CPU发展比较落后，所以我们用这套开源来进行研究，现在与国际一线差距就那么几年~~
三、CPU的核心参数
CPU的核心参数主要有2个：核心和频率
1）核心
我们打开任务管理系统的性能（进程的下面一个），如下图，如果你打开的不是这个，就右键-》该图形改为-》逻辑处理器
右上角的是型号，是intel12代的i5-124500。
中间的小框框，你可以认为有多少个小框框就是多少个核心。一般来说一个核心2个线程，上图我有8个核心，12个线程是比较特殊的情况。一般都是什么什么6核心12线程，8核心16线程....（内核就是核心，逻辑处理器就是一个核心能处理的线程（类似一个人干2个人的活））
++最初的核心是单核 （CPU里面只有一个人在干活），所以CPU当时就往速度去卷，怎么让速度快呢？++
就是让CPU的集成程度高（包含更多的运算单元，才能算的快，所以每个运算单元就要很小），但是后来CPU运算单元已经很小了，已经达到4nm，7nm什么什么的，太小就要量子力学来解决了，这条路也就走不通了。
++既然这条路走不通，我就换条路：++后来08年的时候，intel就发布了"双核心"（本来一个人干活，现在2个人干活），再后来是四核心；
还不满足就有了"**超线程"**的概念，4核心8线程（一个人干2个人的活），到现在核心越来越多，在服务器上都有128核心256线程了。
2）频率
CPU的运算速度，我们用"频率"来描述 。
我们可以简单理解为：一秒执行多少个指令。
++指令是啥？++
答：像C/Java写好的代码，它不会直接给CPU计算，而是先通过计算机把它分解成最小的单位（转化成exe程序，也就是二进制语言），这个最小单位就是指令。
上图有个基准速度和速度，有啥区别？
比如我上面的图中，基准速度是2.00GHz意思是最低速度（下限），相当于1秒执行20亿次指令（第一台计算机一秒执行5000次），那速度就是你现在当前的速度，它会根据你当前的任务量来调整。随着频率的提升，功率也就上来了，就会发热，为了保护CPU，当温度到达一定值（比如intel是105摄氏度），就会主动降温，也就是"降频"。（所以散热功能做好，就能达到更高的频率，我们也叫"超频"）。
++所以衡量一个计算机牛不牛？++
答：看核心和频率
四、CPU的寄存器
CPU里面有个东西，叫寄存器。
寄存器的存储空间比内存小，速度比内存还快，成本也比内存高。
虽然说我们存储数据时，已经有内存和硬盘了，但是我们在执行计算机程序的时候，是需要把内存的数据读取到CPU的寄存器上面，供CPU去运算的。
但是寄存器的内存太小了，只有几kb，如果要读取内存的数据，要反复的读取，那就比较麻烦且耗时间。 那么就可以把经常用到的，且放不下在寄存器，那可以放到缓存中。 
如上图，L1缓存，速度最快，内存最小；而L3缓存刚好相反，L2在中间。
++缓存大，对于某些场景来说性能提升很高：++
比如intel旗舰CPU14900k它L3缓存32MB；但是amd有一个次旗舰7800x3d有一个超大L3缓存96MB，他们两的性能是差不多的。而intel那个CPU要4500左右，而后者2500块钱就能买到了。
++但是对于 Java程序员来讲，缓存和寄存器其实算一个整体，不会特别区别。++
五、CPU的执行（简化版）
CPU要干嘛，实际上CPU在最初设计的时候就已经写好了。存在着一个表格。这个是简化版的指令码，现实中要复杂得多。
当我们C语言写完的时候，就被编译为exe程序，当我们一点击的时候，它就会在内存在被读取到CPU上面执行。
++RAM是内存（随机访问存储器） ，++
++寄存器A和B都是虚构的，寄存器不多，每个寄存器都有它特有的名字，比如eax，ebx，esp等等。。。++
++ADD中2位寄存器ID，00为寄存器A，01为寄存器B++
此处假设每个指令只有8个bit位，每个指令可以分为两个部分，前四个位为opcode（操作码）表示这个指令是干嘛的，后四个为内存地址。
假设上面是 代码执行的指令。
++执行指令有三个步骤：++
- 取数据
- 解析数据
- 执行数据
CPU会有一个特殊的寄存器，叫"程序计数器"。保持了接下来要从哪个地址拉读取内存，从上图中，默认是0。每执行一条就++，下一个就是1，再++，是2.....
++第一次++1）取数据：
从0开始，指令是00101110，
2）解析数据：
再看指令图，0010是LOAD_A是把内存地址为1110（也就是14，第14条是00000011）放入寄存器A之中
3）执行程序：
把00000011放入寄存器A中，然后计数器++。变成1
++第二次++1）取数据：
从1开始，指令是00011111
2）解析数据：
再看指令图，0001是LOAD_B是把内存地址为1111（也就是15，第15条是00001110）放入寄存器B之中
3）执行程序：
把00001110放入寄存器B中，然后计数器++。变成2
++第三次++1）取数据：
从2开始，指令是10000100
2）解析数据：
再看指令图，1000是ADD，第一个操作数ID是01为B，第二个是00为A，（寄存器B中数据为00001110为14，寄存器A数据为00000011为3），两个相加为17（转为二进制为00010001）放入寄存器A中。
3）执行程序：
把00010001放入寄存器A中，然后计数器++。变成3
++第四次++1）取数据：
从3开始，指令是01001101
2）解析数据：
再看指令图，0100是把寄存器A中的数据写入内存为1101（13）中
3）执行程序：
把寄存器A中的数据写入内存为1101（13）中，然后计数器++。变成4
++第五次++1）取数据：
从4开始，指令是00000000
2）解析数据：
全0则为结束
3）执行程序：
结束
六、CPU分配------进程调度
操作系统=内核+配套的应用程序
一个操作系统要做很多事情，最重要的事情就是"管理"。而内核就是下面：
- 管理不同的硬件设备（计算机能接入更多的硬件设备，比如：B超超声波，扫描枪等等....）
- 给软件提供稳定的运行环境（现代的计算机中，都是要运行很多程序的，操作系统就要让他们互不干扰，不会因为哪个程序出bug，就影响到其他程序）
**电脑上的硬件设备是很多的，操作系统不会直接操作这些硬件设备，而是采用"驱动程序"来进行操作。**类似于：一个学校的校长（操作系统）不会直接下达命令，而是通过导员（驱动系统）去下达传给学生（硬件设备）不然传达不过来。
进程管理
++什么是进程？++
答：就是正常执行的程序。一个程序有两种状态，一是没有被执行，在硬盘里躺着；二是按了exe执行，这时会进入内存，被CPU读取。
上述的进程，操作系统都是要进行的~~都需要硬件资源。
进程是操作系统进行资源分配的基本单位。
进程的属性
1）描述
通过结构体/类把进程的属性描述出来**（在linux中，使用称为"PCB"（进程控制块）来描述这些属性）**
2）组织
通过数据结构把这些线程都给连接起来（串起来），常见的就是链表
++创建进程：++
就是点击exe程序，这时候会使用PCB把这个程序的属性都表示出来，然后用链表把他们都给串起来。
++销毁进程：++
把这个exe程序从链表里面删掉，就是释放这个PCB里面的属性。
++查看进程：++
遍历链表，依次打印进程。
PCB有啥？
1）PID进程标识
相当于进程的ID，每个进程都有一个PID，不会重复。如果没有显示出来，打开左边的小箭头，其实是一个程序里面分为多个板块，不止有一个PID。
2）内存指针（一组）
描述这个exe程序的进程被加载到内存的哪一部分地方（地址）。
这也侧面展示出了，执行进程需要内存
3）文件描述符表 （数组/顺序表）
描述进程打开了哪些文件（对于硬盘的数据）
这也侧面展示出了，执行进程需要硬盘
进程调度
++啥是进程调度啊？++
答：一台电脑中，我们CPU只有几个核心，能执行的进程也就那么多而已。那我们怎么同时运行那么多个程序呢？当然是"进程调度"，也就是分时复用，（并发执行）由于CPU的执行速度很快，有几十亿次，所以即使他们分时进行，我们也看不出来，感受不到。
++举个很形象的例子（纯属虚构，开玩笑的，为了大家能理解知识点）：++假设我是个妹子（好看&&有才华），那么就有很多男的追我
1）A：有钱
2）B：帅
3）C：会舔我
如果我要一个三个优点都有的，那我可以一下子谈三个，爱一个人是藏不住的，爱两个人一定要藏好。那么我就要进行"时间管理"：
周一周二周三：和A出去约会
周四周五：和B出去约会
周六周日：和C出去约会
++上述可以理解为"调度"。++
进行调度，会有下面几个特点：
4）进程状态
++比如上面的例子：++
ABC都是随叫随到，随时待命，那么这种状态我们叫做**"就绪状态"**；
若A要出差，就不能约他了，不能随叫随到，我们叫做**"堵塞状态"**。
"就绪状态"下的进程可以随时被调到CPU上去执行，而"堵塞状态"不行，他可能会因为读取IO而无法进行调度（调了也无法执行啊）
5）进程优先级
优先级也就是谁先来，谁后来，谁多，谁少....
++比如上面的例子：++
A有钱能给我的价值更多，所以我优先陪A约会，分更多的时间陪（优先级最高）；而B帅看着赏心悦目，非常开心，所以中间；但是我不会经常不开心（不缺人陪），所以C哄不哄我都无所谓，所以他优先级最低。
进程也是一样，重要的优先执行，谁来的快优先执行。
6）进程上下文
++还是上面的例子：++
A跟我说，下个月约会我们去三亚玩，你准备准备；
B跟我说，下个月他妈妈生日，你准备准备看他妈妈；
下次和A出去约会，问你准备怎么样了，你说我准备了一个精美的老花镜....
下次和B出去约会，问你准备的怎么样了，你说我准备了一件性感的泳衣....
这时候就非常不适合了，会闹出乌龙。所以我们需要有个像"日记本"那样的东西来记录。
在进程中，分时复用，一个进程在CPU执行一段时间后会被调走，当他再次被调回来的时候，CPU需要知道它上次执行到哪里了，可以进行接下来的指令。
++如何保存上次的值？++答：PCB是内存的数据，把寄存器中的值都保存到PCB特定属性中，下次调度PCB就可以从这里的属性中把数据恢复到都对应的寄存器中了
7） 进程记账信息
++还是上面的例子：++
假设C感觉到自己被冷漠了，就不开心了，也不怎么哄我了，这时候我们需要给C一点甜头，让它继续舔我（比如给它我不要的发圈，或者主动约他，主动找他聊两句话等等....），等他舔我了之后，然后继续冷落他。
所以在进程中，优先级的加持下，我们也需要对在CPU执行的时间少的，增加它的时间，继续优先级。