计算机硬件组成
1.cpu(中央处理器)
人类科技的巅峰之作,与氢弹属于同一层次,内部结构非常复杂;负责处理计算机的各种算数运算,包括代码里的内容都是cpu进行处理的,cpu是一台计算机的最核心部位,可以进行通用操作。
相关指标
频率:一秒可以进行多少次的运算,一般单位是GHz(一秒几亿次运算),一台电脑在运行时处于变频状态,会根据需求进行调整频率。
核心数:常说的几核几核电脑,就是指的cpu的核心数量,当单核的性能难以提升的时候,开发出了多核技术来提升cpu的整体性能。
我们是以通过任务管理器来查看当前电脑的cpu状态,既任务管理器->性能,比如说我当前的电脑就是一个8核的cpu,当前频率是1.65GHz。 2.内存 这里指的内存并不是指计算机有多少存储空间,而是相当于运行内存的一个这么个东西。内存的优点就是运行速度非常快,比硬盘的读取速度要快将近千倍,但是缺点就是无法长时间存储,一旦断电信息就全部消失,而且它的成本也是非常的高昂,所以一般来说一台计算机的内存不会太高。
3.硬盘 是存储数据的主要的模块,读写速度虽然慢,但是持久性很强,你即使断电以后他也能够记录信息。我们电脑里面的c盘,d盘本质上都是硬盘。但这里的持久性也只是相对的,如果你很多年不使用,依旧会存在信息丢失的风险。
4.显卡 成本占整个电脑的一半左右,和cpu相似,都能进行算数运算和逻辑判断,不能进行通用计算,在进行简单运算时比cpu快,例如用于图形渲染,挖矿之类的工作。所以说这也是为什么一个优秀的显卡可以让你的电脑在处理游戏画面时帧率更高。
5.其他组件 电源、散热器、机箱、主板…
当前的电脑配件虽然有很多,但是都是按照冯诺依曼体系结构来构造的,相信大家很多人都听过这个大名鼎鼎的结构,但是为了不让大家头大,我只简单介绍一下。
这个结构是这样规定的,一台计算机由这些东西组成: 1.cpu 2.存储器 3.输入设备 4.输出设备
这里的输入和输出是相对于cpu来说的,要进入cpu的数据都是输入的,要离开cpu的数据都是输出的,比如键盘就是输入设备,显示屏就是输出设备。这样理解应该不是很复杂吧?等下次和朋友聊天的的时候可以拿来和朋友吹吹牛皮。
操作系统
首先操作系统是什么?最直观的理解就是我们此时此刻用到的电脑和手机的界面,操作系统就是方便我们使用电脑或手机的一个管理系统。
在早期没有操作系统的时候计算机的使用门槛非常高,任何操作都是通过指令来进行的,就拿开机来说,你需要写一大段代码来执行,所谓的计算机启动起来无非就是让CPU加电后开始执行一段初始化代码,为你真正的程序运行铺路,这一大段代码就是所谓的内核,kernel。
先简单讲一下市面上常见的操作系统:
windos 最常见的操作系统,大多数使用图形化界面来进行操作,使用门槛很低。
Linux 后端中,服务器开发使用的系统一般都是linux,包括嵌入式设备也是主力系统;一般是命令行操作,是程序员高效率的生产力工具
Mac os 苹果电脑上的系统
IOS 苹果的手机系统,和Mac OS不一样
android (安卓) 当前市场上最多的系统,包括一些高配置的嵌入式也逐渐开始使用安卓
一般来说各个操作系统是互不兼容的,也就是说,你安卓的游戏移植到苹果的系统就跑不了了,必须得调整一下代码才可以兼容苹果系统。但是有些编程语言比较例外,比如说java,java的代码,是可以跨平台的,跨平台是不需要修改的 ,可以做到write once, run anywhere(一次编译,到处运行);
操作系统作用
1.管理各种硬件设备,通过驱动系统间接管理。
2.给各种应用程序提供一个稳定的运行环境,使这些程序互不干扰,如果某个程序出现bug,不会影响到其他程序。
多进程管理
一个运行起来的程序,就称为进程,打开任务管理器,上面的每一条任务都是一个进程。
操作系统如何首先管理系统的?
1.将进程描述出来
使用结构体描述进程的核心属性,进程控制块(PCB),非常大的结构体有很多很多的属性,比如说pid(进程的唯一标识),类型,名称等一系列庞大的属性;
2.把多个进程组织起来
通过数据结构的方式组织,比如Linux,使用类似链表的方式把PCB连接到一起,在使用时只需遍历即可找到想要的进程。
一个cpu核心同一时间只会运行一个进程,当进程过多的时候会采用“并发执行”的方式才进行,这也使得多任务操作系统,即使cpu只有一个,也能同时运行多个进程。
并发执行: 把一个 CPU 核心上,把一个单位时间分成很多份,按照进程优先级分配时间,分时复用,执行多个进程这样的方式,称为"并发执行“,人看起来是同时执行,但是cpu的运算速度极快,所以在微观上,其实是一个 CPU 在串行执行,切换速度极快。
在执行时会进行进程调度,一个进程执行一会,失去 cpu.,过了一段时间之后进程还会回到 cpu 上执行. 沿着上次执行到的状态,继续往下执行(而不能是重头执行) 进程在 CPU 中运行的过程中,CPU 上的各种寄存器, 就表示了当前 进程 运行的"中间状态" 寄存器不只是存储中间结果,还会存储当前进程执行到第几条指令。 并行执行: 把多个 CPU 核心上,同时执行多个进程这样的方式,称为"并行执行“。
现代 cpu 在运行这些进程的时候, 并发和并行是同时存在的。
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