计算机是如何工作的

一、冯诺依曼体系

现代的计算机基本都遵守冯诺依曼体系结构

运算器：执行指令，完成计算工作

控制器：协调指令执行顺序

输入设备：鼠标、键盘......

输出设备：显示器、投影仪、音响等等......

存储器：机械硬盘、固态硬盘.......

 二、CPU基本工作流程

1.逻辑门

电子开关——机械继电器

 

 通过电子开关可以实现1bite的逻辑运算

2.门电路

①非门

②与门

 ③或门

 ④异或门

 3.寄存器

寄存器属于存储器的一部分，只不过封装在CPU里面

CPU使用的比较频繁的值，或者运算过程中的生成值，都会存储在寄存器中

	硬盘	寄存器
容量	最大	最小
速度	最慢	最快
造价	最低	最高

 4.指令

①计算机的主要任务就是执行指令

②电脑程序就是编译好的指令

③控制单元：负责指令的调度

④每个CPU都有一个指令表，不同的CPU并不一定相同

 

三、进程 

进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配的基本单位

进程运行过程：

 1.PID

相当于数据的主键，类似于人的身份证号，在操作系统中唯一

2.内存指针

当程序运行时，操作系统从磁盘中加载程序文件到内存中

在程序运行之前就要内存中分配一些有效的空间

在内存中的数据和指令最终被CPU执行和读取

 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给程序分配有效的资源

程序需要的每个文件被称为文件描述符，多个文件描述符在一起就组成文件描述符表

 4.进程状态

①运行状态：当前在CPU上正在执行的指令

②就绪状态：排队中，随时可以上CPU运行

③阻塞状态:当前不适合到CPU上执行

 5.进程优先级

优先级越高的进程有更多的机会去CPU上运行

 6.进程的上下文

进程的调度过程中，进程一会失去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，而不是从头开始

7.进程的记账信息 

统计每个进程在CPU上运行的时间