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一. 计算机是如何工作的
1. 计算机的构成
现代的计算机大多遵守冯诺依曼体系结构。
1.1 计算机二进制
除了冯诺依曼体系结构，还有计算机二进制
1.2 冯诺依曼体系结构
1.2.1 CPU（加工厂）
CPU 中央处理器:进行算术运算和逻辑判断
1.2.2 存储器 （仓库）
分为内存和外存，用于存储数据（使用二进制方式存储)
内存，外存（硬盘、光盘、软盘…)
内存 VS 外存
内存小，外存大
内存制作工艺较高，外存成本低
内存执行速度快（纳秒级别），外存执行速度慢（微秒级别）
内存重启之后数据丢失，外村数据会永久保存（除非人为删除）
1.2.3 输入设备
键盘，鼠标，麦克风…
1.2.4输出设备
打印机，音响，显示器
关于存储空间和访问速度
磁盘 > 内存 > CPU
关于访问速速
CPU > 内存 > 磁盘
2.硬件——CPU是如何工作的？
2.1 CPU定义和组成
CPU也称为微处理器，是计算机的心脏和大脑，它的主要工作是执行算数和逻辑运算并将指令编排在一起。
CPU有两个主要组件：
- 算数和逻辑单元ALU
- 控制单元CU
2.2 算数和逻辑单元
ALU 是计算机中进行算数和逻辑运算的核心部件，是计算机的数学大脑。
算数和逻辑单元又分为
算数单元：负责计算机里的所有数字操作
（1）电子开关 （2） 门电路 （3）进制相加的特点 （4）半加器 （5）全加器
逻辑单元： 主要用来进行逻辑操作，最基本的操作就是 与 或 非操作
2.2.1 寄存器
寄存器用来存储ALU进行计算或逻辑控制之后的一个结果的存储，寄存器在CPU中。
2.3 控制单元
来指挥ALU进行何种的运算
3. 软件
计算机除了硬件之外最重要的资源就是软件了，而系统中最大，最重要的“软件”就是操作系统了
3.1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。目前最常见的操作系统又：Windows系列，Unix系列，Linux系列，OSX系列，Android系列，iOS系列，鸿蒙等等
1.家庭 / 工作常用的操作系统：Windows （图形的操作界面，操作和上手比较简单)
2.Linux 系统：所有发布的程序（上手难度比较高，高性能）
3.MacOS 苹果系统：Windows 类似（市场占比比较少）UI效果跟好，基本没有病毒和烦人的广告
3.2 进程
是操作系统分配资源的最小单位，简单来说，将一个可执行文件运行起来就是一个进程。一个进程拥有的资源有自己的堆，栈，虚存空间（页表）。从编程的角度来理解进程，就是一个 PCB(process Contral Block)结构体
进程的组成
1.PID : 进程的唯一身份标识
PID并不是固定不变的，是每次启动进程时动态分配的
-
进程状态包括：
新建状态
就绪状态
运行状态
阻塞状态
销毁状态 -
优先级： 决定进程的执行顺序
-
记账顺序·：为了保证进程执行的相对公平 ，可以规避进程饿死。记录CPU调用的次数和执行间隔，为进程调度器提供数据支持。进程通过调度算法来决定调用哪个进程
-
上下文：保存本次的执行状态，以便下次继续执行，整个过程就称之为一个上下文
-
一组内存：指定进程需要的资源
3.2.1 进程关联的重要概念
3.2.1.1 时间片
每个进程的CPU执行的时间
3.2.1.2 内核态和用户态
内核态表示操作系统作为最底层的软件拥有最高的权限叫做内核态
用户态指用户编写的程序
3.3 线程
线程是操作系统可以进行运算和调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。
一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
3.3 线程优势
线程的创建和消耗比进程成本低很多，效率更高，而且同一个进程中的多个线程是可以共享资源的，而进程和进程之间是不能共享资源的，因此这就是线程诞生的意义。
线程之间可以共享的资源：
- 内存可以共享加粗样式
- 打开的文件可以共享
线程间不可共享的资源： - 线程的上下文、状态、优先级、记账信息不共享
- 每个线程有一个栈空间不共享
线程可以理解为一个轻量级的“进程”，进程是操作系统分配资源的最小单位，线程是操作系统执行和调度（运行）的最小单位
3.4 进程 VS 线程
（1） 单进程单线程
（2）单进程多线程
（3）多进程单线程——并没有改变最终的结果
（4）多进程多线程——没有必要
3.4.1 进程和线程的区别：
- 从属关系不同：线程属于进程，而进程不属于进程。
- 描述的侧重点不同：进程是系统分配资源的最小单位，而线程是系统调度的最小单位。
- 共享资源的方式不同：进程之间是不能共享资源的，线程之间是可以共享资源（内存，打开的文件）
- 上下切换的速度不同：线程上下文切换的速度是比较快的，而进程的上下文切换比较慢。
- 操纵对象是不同的：进程是有操纵系统操纵的，而咱们的的线程是程序员可以编码进行操纵的。
3.5 线程不是越多越好
如果创建的线程过多就会造成“狼多肉少”的情况，也就会造成恶意竞争和线程过度调度的问题，反而会降低线程的执行效率。
应该创建多少个线程合适？
没有标准答案，要根据实际服务器的硬件配置和任务类型来定，通常比较合适的线程数量是 CPU个数 - 1
新建线程的最优场景 ？
计算密集类任务，比较费CPU，这个时候线程的数量不宜太多‘
IO密集型任务，不费CPU，但是读写需要很长的时间，可以适当创建几个线程