[JavaEE]计算机组成

计算机的构成

现在的计算机遵守冯诺依曼体系结构。

冯诺依曼体系结构

输入设备：（原材料）用户给计算机发出指令的设备（键盘、鼠标、触摸板、麦克风）
输出设备：（成品）计算机用户汇报结果的设备（显示器、音响、打印机）
存储器（仓库）：主要分为内存和外存。用于存储数据。
存储数据采用二进制
CPU:（加工厂）中央处理器。进行算术运算和逻辑判断
关于存储空间： 硬盘>内存>>CPU
关于数据访问速度： CPU>>内存>硬盘

CPU定义和组成

CPU成为微处理器，是计算机的心脏或大脑。
作用：执行运算器和控制器，并将其指令编排在一起。

算术和逻辑单元ALU(Arithmetic & Logic Unit)

ALU是计算机中进行算数，逻辑运算的核心部件，是计算机的数学大脑。
分为算术单元和逻辑单元。

控制单元CU（Control Unit)

指挥ALU进行何种运算的部件。 。

软件

操作系统

操作系统是一组做计算机资源管理的软件的统称。
常见操作系统：Windows系列（图形化的操作界面，操作和上手比较简单）、Unix系统、Linux系列（程序上手难度比较高，但具有高性能）、OSX系列、Android系统、IOS系统（界面效果更好基本没有病毒和弹窗广告）、鸿蒙系统等

进程

操作系统分配资源的最小单位（一个可执行文件运行起来就是一个进程）。
进程的本质就是一个PCB（Process Control Block)结构体.
进程的组成：
1.PID（进程ID) 身份的唯一标识；进程ID并不固定，每次启动进程是随机分配一个ID。
2.进程的状态：

• 新建状态 ：刚刚新建的线程，还未进入就绪队列
• 就绪状态：进入就绪队列的线程拥有了获得 CPU 时间的机会，但不是一定会马上执行，与线程调度有关。
• 运行状态：获得了 CPU 时间，正在被执行的线程。
• 阻塞状态：进入阻塞状态的线程只是暂时失去了 CPU 时间，该类线程没有结束，“阻塞态”的线程只能进入到“就绪态”。
• 销毁状态：死亡的线程即彻底结束了。

3.优先级：决定系统执行的顺序。
4.记账信息：保证进程执行的公平性，记录CPU调用次数，规避进程饿死的状态。
5.上下文：保存本次执行状态，以便下一次运行，这个过程称为一个上下文。
6.一组内存：记录指定内存所需要的资源。
进程关联的重要概念：
时间片：每个进程得到的CPU的执行时间。
内核态：操作系统作为最底层软件拥有的最高权限。
用户态：用户编写的程序。

线程

线程是一个操作系统能够进行运算调度的最小单位。包含在进程之中。

一个进程可以并发多个线程。

线程的优势：

1. 创建线程比创建线程更快。
2. 销毁线程比销毁进程更快。
3. 调度线程比调度进程更快。

线程和进程的区别：

1.从属关系不同： 进程包含线程。
2.描述的侧重点不同：
进程是系统分配资源的最小单位。
线程是系统调度的最小单位。
3. 共享资源的方式不同：
进程之间不可资源共享，线程之间可以资源共享（内存、打开的文件）。
4.上下切换的速度不同：
线程上下文切换速度快，进程上下文切换速度慢。
5.操纵对象不同： 进程是由操纵系统操纵的，线程是由程序员编码进行操纵的。
线程不是越多越好的。
同一时间可以运行线程的CPU是固定的，如果超过了最大值其他的只能排队处理，这样就起不到多任务的作用了，并且线程的调用也需要消耗时间，因此不是线程越多越好。