一、 認識計算機的大腦
1.1、計算機所有的組成都是模仿人的某一功能或器官而產生的，計算機俗稱“電腦”，計算機通上電后能夠真的像人腦一樣去工作。
1.2、為何要有計算機？為了執行人類的程序，從而把人類解放出來。優點：工作效率高。缺點：離開電活不了。
二、計算機硬件可分為五大部分：CPU（Central Processing Unit）、內存（RAM）、硬盤（hard disk）、輸入設備（input）、輸出設備（output）。
2.1、CPU：控制器+運算器+寄存器==>CPU又稱中央處理器， 相當於人的大腦總的運算中心，控制中心。
控制器：計算機的指揮系統。控制器通過地址訪問存儲器，從存儲器中取出指令，經譯碼器分析后，根據指令分析結果產生相應的操作控制信號作用於其他部件，使得各部件在控制器控制下有條不紊地協調工作。
2.1.2、運算器：實現算術運算和邏輯運算的部件。
2.2、內存（內存儲器）: 臨時存儲數據. 優點:讀取速度快。 缺點:容量小,造價高,斷電即消失。
2.3、硬盤（外存儲器）: 長期存儲數據. 優點:容量大,造價相對低,斷電不消失。 缺點:讀取速度慢。
存儲器：是計算機用來存放所有數據和程序的記憶部件。它的基本功能是按指定的地址存（寫）入或者取（讀）出信息。
計算機中的存儲器可分成兩大類：
內存儲器，簡稱內存或主存；
外存儲器（輔助存儲器），簡稱外存或輔存。 存儲器由若干個存儲單元組成，每個存儲單元都有一個地址，計算機通過地址對存儲單元進行讀寫。一個存儲器所包含的字節數稱為存儲容量，換算單位如下
b = bit 位(比特)
B = Byte 字節1Byte = 8 bit #一個字節等於8位 可以簡寫成 1B = 8b
1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 1TB = 1024GB 1PB = 1024TB 1EB = 1024PB
2.4、輸入設備（Input）+輸出設備（Output）==>IO設備 。
輸入設備：是向計算機中輸入信息（程序、數據、聲音、文字、圖形、圖像等）的設備。常見的輸入設備有：鍵盤、鼠標、圖形掃描儀、觸摸屏、條形碼輸入器、光筆等。 外存儲器也是一種輸入設備。
輸出設備：主要有顯示器、打印機和繪圖儀等。外存儲器也當作一種輸出設備。
2.5、計算機五大部分的工作流程是：輸入單元-->內存-->CPU -->內存-->輸出單元。如下圖所示：
三、CPU工作流程
3.1、CPU工作流程：從內存中取出指令--->解碼--->執行。
3.1.1、CPU：運算器和控制的合稱：中央處理器（Central Processing Unit），運算器主要負責運算和邏輯判斷，控制器主要協調各組件和各單元的的工作。CPU的主要工作就是管理和運算。
3.1.2、運算器：是對信息進行處理和運算的部件，主要負責算術運算和邏輯判斷運算又稱為算術邏輯運算部件（arithmetic logic unit，ALU）。運算器的核心是加法器。運算器中還有若干個通用寄存器和累加寄存器，用來暫存操作數並存放運算結果。寄存器的存取速度比存儲器的存放速度快。
3.1.3、控制器：是整台計算機的指揮中心，它主要的功能是按照人們事先定義好的操作步驟，控制整個計算機的各個部件有條不紊的自動工作。
控制器從主存中逐條的讀取出指令進行分析，根據指令的不同來安排操作順序，向各個部件發出相應的操作信號，控制他們執行指令所規定的任務，控制器中包括一些專用的寄存器。如下圖所示：
3.2、CPU指令集
引子：在超大規模集成電路構成的微型計算機中，往往將CPU制成一塊具有特定功能的芯片，稱作微處理器，芯片里面有提前編寫好指令集。我們使用程序對計算機的所有操作最終會轉換成CPU認識的指令去完成，如：對文件的增刪改查，閱讀網頁，觀看影音，這些都要參考CPU是否內置有關的指令集，如果沒有就不會操作。
CPU是計算機的大腦，CPU在出廠時候集成了一系列具體控制其他身體器官做事的指令集（即指令集是CPU的靈魂），所以可以認為計算機的所有組件都是CPU發出的指令控制操作的。
程序員編程的目的是為了操作計算機的硬件進行工作，編寫的代碼會轉換成CPU的指令集從而控制其他硬件工作。如下圖所示：
1、內存中存放的是程序員的代碼（代碼即指令）。
2、CPU從內存中取出這些指令后，翻譯成自己能讀懂的指令，再去執行該指令
3.3、指令集的深入學習：
一條指令一般包括兩個部分：操作碼和地址碼。
a) 操作碼其實就是指令序列號，用來告訴CPU需要執行的是那一條指令。
b) 地址碼則復雜一些，主要包括源操作數地址、目的地址和下一條指令的地址。在某些指令中，地址碼可以部分或全部省略，比如一條空指令就只有操作碼而沒有地址碼。
c) 舉個例子吧，某個指令系統的指令長度為32位，操作碼長度為8位，地址長度也為8位，且第一條指令是加，第二條指令是減。當它收到一個 “00000010000001000000000100000110”的指令時，先取出它的前8位操作碼，即00000010，分析得出這是一個減法操作，有3個地址，分別是兩個源操作數地址和一個目的地址。於是，CPU就到內存地址00000100處取出被減數，到00000001處取出減數，送到 ALU中進行減法運算，然后把結果送到00000110處。
這只是一個相當簡單化的例子，實際情況要復雜的多。
3.4、CPU分類（了解）不同的CPU指令集對應的功能不同
我們已經知道CPU內部是含有微指令集的，我們所使用的的軟件都要經過CPU內部的微指令集來完成才行。這些指令集的設計主要又被分為兩種設計理念，這就是目前世界上常見到的
兩種主要的CPU種類：分別是精簡指令集（RISC）與復雜指令集（CISC）系統。下面我們就來談談這兩種不同CPU種類的差異！ # 1.1、精簡指令集(了解) 精簡指令集（Reduced Instruction Set Computing，RISC）：這種CPU的設計中，微指令集較為精簡，每個指令的運行時間都很短，完成的動作也很單純，指令的執行效能較佳；
但是若要做復雜的事情，就要由多個指令來完成。常見的RISC指令集CPU主要例如Sun公司的SPARC系列、IBM公司的Power Architecture（包括PowerPC）系列、與ARM系列等。
注：Sun已經被Oracle收購；】 SPARC架構的計算機常用於學術領域的大型工作站中，包括銀行金融體系的主服務器也都有這類的計算機架構； PowerPC架構的應用，如Sony出產的Play Station 3（PS3）使用的就是該架構的Cell處理器。 ARM是世界上使用范圍最廣的CPU了，常用的各廠商的手機、PDA、導航系統、網絡設備等，幾乎都用該架構的CPU。 # 1.2、復雜指令集 復雜指令集（Complex Instruction Set Computer，CISC）與RISC不同，在CISC的微指令集中，每個小指令可以執行一些較低階的硬件操作，指令數目多而且復雜，每條指令的
長度並不相同。因此指令執行較為復雜所以每條指令花費的時間較長，但每條個別指令可以處理的工作較為豐富。常見的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA等的x86架構的CPU。 # 總結： CPU按照指令集可以分為精簡指令集CPU和復雜指令集CPU兩種，區別在於前者的指令集精簡，每個指令的運行時間都很短，完成的動作也很單純，指令的執行效能較佳；但是若要做復雜的
事情，就要由多個指令來完成。后者的指令集每個小指令可以執行一些較低階的硬件操作，指令數目多而且復雜，每條指令的長度並不相同。因為指令執行較為復雜所以每條指令花費的時間
較長，但每條個別指令可以處理的工作較為豐富。
3.5、X86架構的64位
#1、x86架構
x86是針對cpu的型號或者說架構的一種統稱，詳細地講，最早的那顆Intel發明出來的CPU代號稱為8086，后來在8086的基礎上又開發出了80285、80386....，因此這種架構的
CPU就被統稱為x86架構了。 由於AMD、Intel、VIA所開發出來的x86架構CPU被大量使用於個人計算機上面，因此，個人計算機常被稱為x86架構的計算機！ 程序員開發出的軟件最終都要翻譯成cpu的指令集才能運行，因此軟件的版本必須與cpu的架構契合，舉個例子，我們在MySQL官網下載軟件MySQL時名字為： Windows(x86,32-bit),ZIP Archive (mysql-5.7.20-win32.zip) 我們發現名字中有x86，這其實就是告訴我們：該軟件應該運行在x86架構的計算機上。 #2、64位
cpu的位數指的是cpu一次性能從內存中取出多少位二進制指令，64bit指的是一次性能從內存中取出64位二進制指令。 在2003年以前由Intel所開發的x86架構CPU由8位升級到16、32位，后來AMD依此架構修改新一代的CPU為64位，到現在，個人計算機CPU通常都是x86_64的架構。 cpu具有向下兼容性，指的是64位的cpu既可以運行64位的軟件，也可以運行32位的軟件，而32位的cpu只能運行32位的軟件。這其實很好理解，如果把cpu的位數當成是車道的寬，
而內存中軟件的指令當做是待通行的車輛，寬64的車道每次肯定既可以通行64輛車，也可以通信32輛車，而寬32的車道每次卻只能通行32輛車
X86架構的64位 cpu具有向下兼容性：64的cpu既能運行32位的程序也能運行64位的程序
3.6、CPU的歷史發展
微處理器由一片或少數幾片大規模集成電路組成的中央處理器。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。微處理器能完成取指令、執行指令，以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等
操作，是微型計算機的運算控制部分。它可與存儲器和外圍電路芯片組成微型計算機。 計算機的發展主要表現在其核心部件——微處理器的發展上，每當一款新型的微處理器出現時，就會帶動計算機系統的其他部件的相應發展，如計算機體系結構的進一步優化，存儲器存取
容量的不斷增大、存取速度的不斷提高，外圍設備的不斷改進以及新設備的不斷出現等。根據微處理器的字長和功能，可將其發展划分為以下幾個階段。 第1階段（1971——1973年）是4位和8位低檔微處理器時代，通常稱為第1代。 第2階段（1974——1977年）是8位中高檔微處理器時代，通常稱為第2代。 第3階段（1978——1984年）是16位微處理器時代，通常稱為第3代。 第4階段（1985——1992年）是32位微處理器時代，又稱為第4代。 第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時代，通常稱為第5代。 第6階段（2005年至今）是酷睿（core）系列微處理器時代，通常稱為第6代。“酷睿”是一款領先節能的新型微架構，設計的出發點是提供卓然出眾的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是
所謂的能效比。 若想具體了解CPU歷史參見百度百科： https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%AD%E5%A4%AE%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8/
284033?fr=aladdin&fromid=368184&fromtitle=%EF%BC%A3%EF%BC%B0%EF%BC%B5#10
四、內核態與用戶態
代表cpu的兩種工作狀態
1、內核態：運行的程序是操作系統，可以操作計算機硬件
2、用戶態：運行的程序是應用程序，不能操作計算機硬件
內核態與用戶態的轉換
應用程序的運行必然涉及到計算機硬件的操作，那就必須有用戶態切換到
內核態下才能實現，所以計算機工作時在頻繁發生內核態與用戶態的轉換
五、多線程和多核芯片
多線程與多核芯片
2核4線程：
2核代表有兩個cpu，4線程指的是每個cpu都有兩個線程=》假4核
4核8線程
4核代表有4個cpu，8線程指的是每個cpu都有兩個線程=》假8核