JavaEE之计算机如何工作-优快云博客

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此文我们开始介绍JAVAEE的相关知识，首先从计算机的基础知识开始我们的探索吧

1. 冯诺依曼体系（VonNeumannArchitecture）

现代的计算机,大多遵守冯诺依曼体系结构

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CPU中央处理器:进行算术运算和逻辑判断.（包含运算器和控制器）
运算器：执行指令，完成计算工作
控制器：协调指令执行顺序
存储器:分为外存和内存,⽤于存储数据(使用二进制方式存储)
输入设备:⽤户给计算机发号施令的设备.（键盘、鼠标、扫描仪…）
输出设备:计算机给⽤户汇报结果的设备.（显示器、音响、打印机…）

输入设备相当于一个工厂里的采购部门，买原材料
存储器就相当于仓库，采购回来的东西要放到仓库里
CPU相当于加工车间，把原材料从仓库中拿出来加工之后再放回仓库
输出设备相当于销售部门，把仓库中加工好的东西卖出去

以我当前的电脑为例：

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2.寄存器(Register)

属于存储器的一部分，只不过是封装到了CPU里面

为什么会存在寄存器呢？？

这是因为CPU当中使用频繁的值，或者运算过程中产生的中间值，都会存在寄存器中。

	硬盘	内存	寄存器（ 8byte，一般在CPU里只有几十个）
按容量分	最大	居中	最小
按速度分	最慢	居中	最快
按造价分	最便宜	居中	最贵

3. 指令

所谓指令，即指导CPU进行⼯作的命令，主要由操作码+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。

计算机的主要任务就是执行指令

电脑里的程序就是一堆编译好的指令

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此时引出一个新的问题？？是否一条Java语句对应多条指令还是一条指令呢？？

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结论：由此可见并不是一条Java语句就只对应一条指令

4. 控制单元

负责指令的调度，那些指令应该让CPU执行

5. 操作系统（OperatingSystem）

操作系统就是一个搞管理的软件

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操作系统的作用：

对上（应用程序）为软件提供一个稳定的运行环境
对下（硬件）管理各种计算机设备（可以看到的任何设备）
对于图形化界面的操作系统，提供良好的人机交互界面，
其中Linux作为服务器的操作系统一般不提供图形化界面，因为要节省资源
文件管理
其中操作系统中没有的特殊功能，可以通过驱动程序来提供

6. 什么是进程

进程是操作系统对⼀个正在运行的程序的⼀种抽象，换⾔之，可以把进程看做程序的⼀次运行过程；
同时，在操作系统内部，进程又是操作系统进行资源分配的基本单位。

举例说明：

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每一个运行的程序在操作系统里都对应着一个进程
其中进程可以分为

用户执行的进程
程序安装完成后，在系统里都是静态文件
双击之后，从磁盘加载到内存，系统就会创建一个与程序对应的进程，这时候程序就运行起来了
前台进程
系统创建的进程
后台进程
其中操作系统也是一个程序，他也创建了很多个进程

那么进程又有哪些属性呢？？我们又该如何去描述组织进程呢？？

此时，引出一个新的概念——>《进程控制块抽象(PCB——>ProcessControlBlock)》

7. 进程控制块抽象(PCBProcessControlBlock)

类似于Java中的类，C语言中的结构体，进程控制程序块是用于定义进程的核心属性

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7.1 PID

相当于数据表中的主键，也相当于手机号码，身份证，在操作系统中全局唯一

7.2 内存指针

当程序运行时，操作系统从磁盘加载程序文件到内存中
在程序运行之前就要在内存中分配一块有效的空间
内存指针就指向该有效空间
在内存中的数据与指令最终被CPU执行和读取

7.3 文件描述符表

当程序运行起来之后需要访问一些文件资源，这时操作系统就负责分配这些资源
程序需要的每个文件,被称为文件描述符,多个文件描述符合在一起,就组成了文件描述符表,类似于一个集合
默认每个程序运行时都会分配三个文件描述符
标准输入:System.in
标准输出: System.out
标准错误: System.error

7.4 进程调度

以下都归并为进程调度

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1. 进程状态

运行状态：当前在CPU上,正在执行指令
就绪状态:排队中,随叫随到, 随时可以上CPU运行
（运行状态和就绪状态一般理解为一个状态）
阻塞状态:当前不适合到CPU上执行

2. 进程优先级

哪个进程有更多的机会去CPU上运行，优先级越高,机会就越大

3. 进程的上下文

进程调度的过程中,进程一会失去了CPU,一会又回到CPU上继续执行，
回到CPU之后要沿着上次的状态继续,而不是重头开始
当前执行的指令是啥，下一条是啥中间产生的一些变量值是啥保存的过程,存档读档恢复的过程
失去CPU时：进程的中间值（存放）–>寄存器（存放） -->内存中
回到CPU时：内存中（读取）–>寄存器

4. 进程的记账信息

统计功能: 统计每个进程在CPU上运行了多久，哪些进程好长时间没有上CPU运行了