震惊!!!原来计算机是这样工作的!

本文主要是介绍震惊!!!原来计算机是这样工作的!，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

震惊!!!原来计算机是这样工作的!

一:计算机是什么?
- 1:什么是计算机
- 2:计算机的分类
- - 2.1:终端设备
  - 2.2:服务器
  - 2.3:嵌入式设备
- 3:冯诺依曼体系
二:CPU
- 1:CPU的重要指标
- - 1.1:CPU的占用率
  - 1.2:CPU的频率
- 2:CPU 是如何执行指令的?
- - 1:CPU执行指令

一:计算机是什么?

1:什么是计算机

大家都知道电脑是计算机!
但计算机不仅仅是电脑!!!
手机,平板,智能手表,电视,路由器,智能冰箱,智能洗衣机,智能空调…这些都可以称为计算机.

2:计算机的分类

2.1:终端设备

台式机,笔记本,手机,iPad等,这些平时用户使用的.

2.2:服务器

2.3:嵌入式设备

终端设备和服务器更通用,可以解决不同的领域的问题.
主体功能不是用来计算的,而是针对一些特定的专属场景,量身定做的"专用计算机"(只是针对某个特定的场景,搞特定的功能)

3:冯诺依曼体系

为什么上面的这些设备,都是计算机???
因为他们都遵守"冯诺依曼体系结构"
冯诺依曼规定:一台计算机都是由这5部分组成:运算器,控制器,输入设备,输出设备,存储器.
运算器,控制器现在又合称为CPU
输入设备主要包括:键盘,鼠标,摄像头…
输出设备主要包括:显示器,音响,打印机…
但有的硬件设备,可能既是输入设备,又是输出设备,比如蓝牙,网卡,触摸屏…

二:CPU

CPU是计算机的大脑,运行的任何一个程序,本质上都是通过CPU来进执行的,
主要进行各种算数运算和逻辑运算

1:CPU的重要指标

1.1:CPU的占用率

CPU就像一个"打工人",一个打工人,一天工作8个小时,但可能该打工人花4个小时,就把活干完了,此时,CPU的占用率就可以称为50%.
CPU的占用率:一个计算机上,同时运行着很多的程序,这些程序,也不一定一直在工作,把这些程序工作占用的时间百分比,综合计算就会得到CPU的总的占用率.
最终算出来的总的占用率,也是和程序活动直接相关的.
现在的CPU其实是好几个打工人的"集合",一个CPU,大概率是8核心的,可能更多,
引入更多的核心,本质上就相当于"干活的人"多了,但是每个人的干活速度,还是那么多,要想让程序跑的更快,就需要在设计程序的时候,能够把要完成的任务,拆分成多个部分,交给不同的核心去完成.

1.2:CPU的频率

CPU的频率,描述了CPU干活的效率,数字越大,干活越快,可以简单粗暴的认为:CPU的频率,就是1秒,CPU运算多少次/执行了多少条指令.
(写的程序,最终都会被编译成计算机能够识别的二进制的指令的)(机器语言)
CPU在被设计出来的时候,CPU的厂商就会规定,这个CPU能够支持哪些指令,程序猿就可以通过这些指令来指挥CPU干活.
指令可以认为是CPU被设计出来的时候,给程序猿提供的一些"编程接口"
CPU有很多种架构,不同架构的CPU,支持的指令是不同的,也就是同一条指令,在这个CPU的机器上能够运行,但到另外一条机器上,就不能运行了.

CPU的频率,有两个概念:
1:基础频率:最低多少
2:最大频率;

2:CPU 是如何执行指令的?

所有的指令,都要加载到内存中,然后才能被CPU读取,并执行.
比如:一个Java程序,写出来的是一个.java源代码文件,编译得到.class文件,(仍然在硬盘上)运行程序的时候,.jvm就会把这个.class文件加载到内存中,在进一步的被翻译成CPU能够识别的二进制指令.
冯诺依曼体系规定:一个程序,指令和数据,到时要在存储器中保存的,CPU如果要执行,都是要自动的从存储器中读取到对应的指令的.