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前言
在大家的陪伴下，我们成功经历了数据库这一冒险章节，我们就要开启新的冒险篇章。
本节就是新篇章的开端---计算机是怎么工作的！
一、计算机的组成
冯诺依曼结构体系
我们在上计算机组成原理这门课的时候，对这幅图很熟悉吧！我就不过多赘述了！
1.现代计算机的组成结构
1.1CPU
CPU是电脑上最核心的部分（中央处理器）！
计算机进行的各种算术运算，逻辑判断，都是CPU负责的（代码里写的内容都是CPU运行的！）
虽然CPU表面上小，内部结构非常非常复杂，复杂到"量子力学"尺度，CPU是人类科技的巅峰之作是和氢弹齐名。
#1.cpu和核心数
最开始的CPU（2008之前）
之前的CPU都是单个核心的。
当时研发新的CPU，就是努力提高cpu的频率。
提高到一定程度，就提高不上去了，cpu内部构造非常精密，里面是数不清的小的电路元件 构成的计算单元，计算单元越多，算的越快，一个cpu面积是固定的，要想让计算单元多，单个计算单元就得小。
不可能无限小，超过一定程度就超出经典物理了，步入到量子力学的范畴。
所以单个核心满了，干脆引入两个核心来工作。（多核心技术）
就类似于公司，招聘更多的员工完成工作。
物理核心层面：真实干活的人。
逻辑核心，实际上这些人能同时干几个活。
#1.3存储器
1.内存： 存储数据的最要模块！
2.硬盘：存储数据的主要模块！
二者统称为存储器。
问题：数据库MySQL存储数据是在内存上还是硬盘上呢？
答案：在硬盘上进行存储，这是数据库要满足持久性，而硬盘存储数据是持久的，断电也不会丢失！
内存与硬盘的区别：
1.内存读写速度快，硬盘读写速度慢，相差几千倍，机械硬盘读写速度一般是200MB/s左右；内存速度就快了，在这个的基础上几千倍水平。
2内存存储空间比较小，硬盘存储空间比较大。
3.内存的成本比硬盘更高（贵）。
4.内存存储数据不是持久的，断电就无了，而硬盘存储的数据是持久的，断电也不会丢失！！
科普两个小知识：
1.bit 1个二进制位
Byte 8 个二进制位
KB 1024个Byte
MB 1024个KB
GB 1024个MB
TB 1024个GB
PB 1024个TB
2.在生活中内存这个词存在着歧义的：
比如我的电脑是32G内存
我的手机是128G内存 ：无良商家忽悠小白，以讹传讹了，手机的128G指的是硬盘；商家发明新词：运存 12G才是真正的内存。
1.4显卡（GPU）
显卡（GPU）和CPU是很相似的，都能进行算术运算和逻辑判断!
举个栗子：
CPU是一个大学生，能算1+1也能算微积分，"通用计算芯片"
GPU只是小学生，只能算1+1，算不了微积分，但是一组小学生，
虽然算不了微积分，如果是计算1+1，GPU速度比CPU快得多。"专用计算芯片"！
GPU就是用来处理计算虽然简单，但是运算非常大的场景：
1.图形渲染（大型游戏，3D建模）
黑神话，矩阵运算......
2.挖矿（加密货币）
比特币，以太坊，狗狗币......
挖矿收益，就是赚佣金，比特币这种区块链网络，能够运转需要一些系统辅助......
区块链系统给你出题
让我们算一系列1+1，哪个电脑算的快，哪个电脑就能够抢到这个任务，赚到佣金
1BTC = 60000+$
高点70000w，一两个月之前
3.AI人工智能
模型训练，就是在算大量的1+1，使用显卡就非常合适。
还有电源、散热器、机箱、键盘鼠标、显示器、1.2主板（就是一个大插座）。等就是组成现代的计算机。
二、编程语言
1.机器语言（以二进制 的方式，表示的一种编程语言）
2.汇编语言
3.高级语言（C，Java）
三、指令
⾸先，我们先介绍下我们需要到的指令(instruction)。
所谓指令，即指导 CPU 进⾏⼯作的命令，主要有操作码 + 被操作数组成。
其中操作码⽤来表⽰要做什么动作，被操作数是本条指令要操作的数据，可能是内存地址，也可能是
寄存器编号等。
指令本⾝也是⼀个数字，⽤⼆进制形式保存在内存的某个区域中。
cpu上面都支持那些指令，每个指令怎么表示，有哪些意义......
都是cpu在设计出来的时候就确定了，可以通过表格，表示出cpu支持哪些指令。
寄存器，也是存储数据的模块，是长在cpu身上的，cpu存储数据，就是通过寄存器，
cpu的寄存器，访问速度比内存还要快很多，存储空间也比内存小很多，成本也高很多。
断电之后数据也会丢失。
cache是介于寄存器和内存之间存储设施（也是集成在cpu上）
cpu的寄存器主要是在cpu进行执行指令进行各种运算的时候存储临时数据，起到一定的辅助效果。
操作系统
操作系统是计算机中，最重要的"软件"。
如Windows11/10，Linux......
Linux在程序员圈子中是非常重要的，后端开发，服务器程序使用的系统一般是Linux，嵌入式设备Linux也是主力系统！
Windows和Linux最大的区别：
1.这两个系统提供的API（系统函数）截然不同！
比如 我在Windows上写一个程序能运行，放到Linux上就不运行不了。
2.比如一些书写的格式不同，Windows Sleep(ms) = > #include <Windows.h>
Linux sleep(s) => #include <unistd.h>
使用Windows一般都是使用图形化界面操作，
使用Linux一般都是命令行操作（命令）（Linux也有图形化界面开发中一般不会使用）
图形化界面，降低门槛，命令行界面，才是生产力工具。
进程
概括为一句话：进程是一个运行起来的程序！！
现代的计算机同时炮哥百十来个进程，很常见，操作系统就需要能够很好的管理上述的进程（多了就需要谈管理），毕竟多了，就容易乱
为了避免乱套，就需要管理。
站在操作系的视角
1先描述出一个进程啥样的，
使用结构体，描述出进程的核心属性，
进程控制块（PCB） 非常大的结构体，有很多很多的属性
举个栗子：
一个班级，人也不少，学校需要管理好每个班级的同学情况，
- 能够知道每个同学的各种信息，如学号、姓名......定义一个结构体/对象
通过对象的各种属性，保存上述信息。 - .把这些同学对应的对象，组织起来，通过数据结构的方式组织，
数组、链表、哈希、数据库的表......=>集中存储，便于以后增删改查！
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（不一定是一个链表）这样的形式，吧多个PCB串到一起的。
1）创建一个新的进程
创建一个PCB，初始化PCB中的各个属性把PCB加到链表上
2）销毁一个进程
把这个进程的PCB在链表上找到，并且从链表上删除掉
3）查看进程列表
遍历链表，取出链表上的每个元素，把里面的一些关键信息，显示到界面上。
PCB中的一些关键要点：
1.pid（进程id），进程的身份标识符
2.内存指针（一组指针）
进程就需要知道要执行的指令在哪里，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，
操作系统加载的过程：
操作系统会把exe中的指令和数据，读取出来加载到内存中，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
指令并进行执行。
QQ.exe是可执行文件（保存在硬盘上的一段数据）
1）QQ这个程序运行过程中，都要执行哪些指令（二进制的）
exe是程序员写代码生成的
程序员写的代码最终就会编译成二进制指令包含在上述的exe中了
2）这些指令运行过程中，依赖的数据
3.文件描述符表
进程运行过程中，很多时候，需要和硬盘这个硬件设备，也要进行交互，
硬盘上的数据，就是以文件的形式来组织的。
进程在读写文件的时候，就需要先"打开文件"(fopen)
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，
表里的每个项，就对应着一个打开了的文件。
操作系统中，会把很多资源，都抽象成文件来表示，不一定是硬盘上的资源；
还有操作系统中，会把很多资源，都抽象成文件来表示，不一定是硬盘上的资源，
网卡、操作系统管理网卡的时候就是当做"文件"一样来管理。
进程的运行，也会依赖到硬盘，网卡等相关的资源设备。
进程运行，执行指令，都是靠cpu的，进程也需要消耗cpu资源。
进程是操作系统中，资源分配的基本单位！！
进程调度
PCB中的进一步的属性
4.进程状态
5.进程优先级
6.进程的上下文
7.进程的几张信息统称为进程调度 进程调度是操作系统进行进程管理过程中，需要完成的重要工作。
我的电脑上，进程有百八十个，但是电脑cpu的核心数12个，一个cpu逻辑核心，同一时刻，只能执行一个进程的指令，
12个干活的牛马，如何同时进，行一百多个任务的工作？
在早期的计算机，操作系统"单任务"操作系统，同一时刻只能运行一个进程，要想运行下一个进程就得结束上一个进程。
多任务操作系统（在有多核处理器之前，多任务系统就已经有了）即使cpu只有一个核心，也能同时运行多个进程。
分时复用：
把一个单位时间，分成很多份。第一份，运行进程1的指令，第二份，运行进程2的指令......
cpu运行速度足够快，上述的切换过程，也会非常快，快到超出人类的反应时间。
让人看起立好像这些进程在"同时执行"一样.但是如果我们运行的任务实在是太多了，人也是有可能感知到这个卡顿的过程。
把一个CPU核心上，按照分时复用，执行多个进程这样的方式，称为**并行执行！！**雀食就是"同时执行".现代cpu在运行这些进程的时候，并发和并行是同时存在的。
因为程序员在写代码的时候，无法区分当前这些进程是并行执行还是并发执行，所以也会把并行和并发统称为"并发"。
现在我们开始讲解进程调度中四个属性
4.进程状态：
进程有很多状态，其中两个最典型的：
1）就绪状态->随叫随到，进程就可以随时到cpu上进行执行。在操作系统中，一般不区分就绪和执行都是就绪。
2）阻塞状态->进程当前不适合到cpu上执行。
举个例子：我们在餐厅点餐想象一下你在一家餐厅吃饭，餐厅里有一位服务员（相当于CPU），多名顾客（相当于进程）。
就绪状态 ：当你已经拿到菜单，考虑好了要点什么菜，并且向服务员举手示意要点餐。这时你就处于"就绪状态"------你已经准备好点餐了，只是在等待服务员过来为你服务。
在计算机中，就绪状态的进程就是已经准备好了所有运行条件，只等待CPU分配时间片来执行它。
阻塞状态 ：如果你点了一道菜，但这道菜需要厨师现做，需要等待10分钟。这时候你虽然已经点完餐，但需要等待菜做好才能继续用餐过程。这时你就处于"阻塞状态"------你因为等待某个外部事件（菜做好）而暂停了用餐进程。
**5.进程优先级：**这么多进程，他们能够去cpu上运行的机会是均等的吗嘛？
有些进程，就是要优先级更高一些，吃到更多的cpu资源。
比如LOL，同时，电脑上也运行了微信（哪怕微信吃cpu资源少，延迟几秒也能收到消息）；
而LOL，卡了一下，团战就输了，伴随着基地也要爆炸。
6.进程的上下文：
进程调度，一个进程执行一会，失去cpu。过了一段时间之后，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（而不能是重头执行），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"。
**保存上下文：**把CPU中的这些寄存器的值，保存到内存中（PCB的对应属性中）。
**恢复上下文：**把PCB中刚才保存属性，填写回对应的寄存器中。多说一点，寄存器，不只是存储中间结果也会存储中间结果，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"。
举个例子：玩过像《模拟人生》这样的多角色游戏吗？
- 角色A活动 ：你正在控制角色A做饭
- 切换角色 ：你切换到角色B去花园浇水
- 状态保存 ：游戏会自动保存角色A的所有状态信息（站在哪里、手里拿什么、做到哪一步）
- 角色B活动 ：你操作角色B完成浇水任务
- 恢复角色A ：当你切回角色A时，他还在原地，保持着之前的动作和状态，可以继续做饭。
7.进程的记账信息：统计功能，统计每个进程都在CPU上运行了多久。如果发现某个进程，好久没有吃到CPU资源了，就给这个进程倾斜一些资源。
举个例子：
在RPG游戏中，每个角色都有一个详细的属性面板，这就像进程的记账信息：
- 生命值/魔法值 ：角色当前的健康状态和能量储备（进程状态信息）
- 经验值/等级 ：角色的成长进度和能力等级（进程优先级或权限）
- 装备栏/背包 ：角色占用的道具和装备空间（内存使用情况）
- 技能冷却 ：每个技能上次使用后经过了多长时间（时间统计信息）
- 任务进度 ：当前正在执行的任务及其完成情况（进程运行状态）
游戏系统通过这些信息来管理角色在游戏世界中的存在和行为，决定角色能做什么、能获得什么资源。
总结
上述内容就是我们本节的知识，尤其是进程和cpu这块的知识很重要，可能会有很多，大家要结合例子理解性的记忆和把他们吃透。
下节预告--->JavaEE初阶--Thread类