计算机是如何工作的—JavaEE（初阶）

1.冯洛伊曼计算机体系

（1）输入设备：键盘、鼠标、硬盘
（2）输出设备：显示器、打印机、硬盘
（3）存储器：内存
（4）CPU：
①运算器：计算（±*/），逻辑运算
②控制器：if、while控制语句的执行方向
③寄存器：CPU执行进程时，保存进程需要的数据
（5）程序：静态的可执行文件（Java）
（6）进程：程序运行后（加载程序代码到内存，并分配进程到内存；使用CPU执行进程的代码），动态的
（7）寄存器和内存和硬盘：速度由快到慢，执行到某行代码时，主存（进程内存）中的数据，读取到寄存器，修改后写回主存

2.Java进程从写代码到执行

（1）Java文件通过javac编译到class字节码文件通过Java类名（入口类执行类加载，在main方法）到运行
（2）对比编译型语言和解释型语言：编译型语言：需要编译的语言；解释型语言：运行时，将代码翻译为CPU能执行的机器码
（3）Java程序是跨平台的，原因食Java既是编译型语言也是解释型语言：静态编译Java文件为class文件，再翻译class字节码文件为机器码（Java进程启动后，就会创建一个Java虚拟机，边运行边翻译字节码为机器码）
（4）c++为编译型语言：编译为具体某个系统的机器码

3.进程

3.1操作系统

（1）操作系统是一款专门搞管理的软件，往下管理硬件，往上管理进程
（2）产品：windows、Linux、mac os

3.2进程管理

（1）进程：系统分配资源的最小单位（资源包括内存、网络、硬盘）
（2）CPU：多核CPU，其实就是把多个CPU打包捆绑在一起，安装在电脑中，每个CPU核心，都可以执行进程的代码指令

3.3操作系统管理进程

（1）描述：通过pcb结构体
（2）组织：把多个进程pcb组织起来（通过一定的数据结构（链表），组织相关的信息）
（3）任务管理器：遍历
（4）创建进程：创建一个pcb，添加到这个链表
（5）关闭进程：从链表中删除
（6）操作系统管理进程，类似于CPU执行一段时间，相对人肉眼，可能感知不到

3.4系统管理进程

系统管理进程，会先创建一个进程的pcb结构体（用于描述进程信息），包括：
（1）pid：标识进程的身份（类似数据库主键）
（2）状态：包括运行，阻塞等等状态
（3）内存指针：进程内存地址
（4）资源清单：io设备，硬盘文件，文件描述符表：定位硬盘中的文件，默认创建三个文件描述符：类似于Java中的System.out（标准输出）, System.err（错误输出）, System.in（标准输入）
（5）调度信息：进程执行了多少代码，等待了多久
（6）上下文：时间片切换出去，保留上下文（主存：没有处于时间片范围的进程信息），切换回来，要恢复上下文（寄存器：处于时间片范围的进程）

3.5时间片轮转调度算法

（1）定义：一个CPU以时间片轮转调度的方式，依次执行多个进程，给人感觉还是同时执行
（2）一个进程一个时间片，执行一段时间就切换到下一个进程执行

3.6进程的状态

（1）就绪：没有运行，还在等待轮转调度，等待调度安排
（2）运行：处于时间片范围内，正在执行的状态，由CPU执行

3.7并行和并发

（1）并行：多个CPU在一个时间点，同时执行多个进程
（2）并发：一个CPU以时间片轮转调度的方式，执行多个进程，给我们的感觉就像是同时执行（实际是一个肉眼无法感知的小范围）
（3）真实的计算机中，既存在并发，也存在并行
（4）一个进程，到底是就绪态，还是运行态，是由系统调度决定，进程是无法感知的

3.8抢占式的调度

（1）有优先级比较高的任务，就需要以抢占式的方式，优先执行
（2）B进程：优先安排时间片（运行态）——>A进程：时间片提前结束（运行态转为就绪态）

3.9进程

（1）通过进程的虚拟地址空间，映射到物理内存
隔离多个进程的内存：更安全——>假设大家都允许操作同一块物理内存，就可能发生交叉感染（你修改的，我删除了）
（2）进程是由操作系统创建及管理的，是虚拟地址空间
（3）虚拟地址空间：使用分页式存储管理
（4）虚拟内存：现代操作系统，都会使用一种虚拟内存的技术，用在某些进程进入阻塞等不活跃的状态，把进程需要的数据，放在硬盘中；系统中所有进程使用的内存，就可以超过内存的限制，扩展真实使用的内存
（5）虚拟地址空间+（物理内容+硬盘）
（6）进程要加载某些数据：通过虚拟地址空间，查找对应的物理内容中的数据，找到，就直接使用；找不到，就会产生一个缺页式中断，就会再次从虚拟内存保存在硬盘的部分查找

3.10进程通信（了解）

（1）进程使用虚拟地址空间，内存是互相隔离开（不能通过共享变量等来通信），但是实际可能需要这样的场景，比如，某些进程需要一定的执行顺序
（2）目前，主流的操作系统提供的进程通信机制：管道、共享内存、文件、网络、信号量、信号
（3）Java如果涉及到进程间通信，大部分都是采用网络传输数据的方案