计算机是怎么样工作的
冯诺依曼体系（VonNeumannArchitecture）
冯诺依曼体系是现代计算机设计的基础框架，由数学家约翰·冯·诺依曼于1945年提出。其核心思想是将程序指令和数据存储在同一存储器中，通过统一的处理单元执行操作。
依据冯诺依曼体系结构对计算机组成的描述：计算机应包括，运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分。
1.CPU
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成，是计算机核心部件，通常被称为中央处理器，他负责获取程序指令，可对指令进行译码并加以执行。
运算器
运算器负责执行算术运算和逻辑运算，是计算机进行数据处理的直接部件。算术运算包括加减乘除，逻辑运算包括与或非等操作。运算器从存储器获取数据，处理后将结果送回存储器或寄存器。
控制器
控制器是计算机的指挥中心，负责从存储器中取出指令并解码，向其他部件发出控制信号以确保指令正确执行。
寄存器组
提供高速存储空间，用于临时存放指令、数据和地址。寄存器是CPU内部的小型存储器，访问速度远快于内存。
1.1CPU的工作流程
取指令
指令的阶段，CPU从内存中读取下一条要执行的指令。程序计数器（PC)存储当前指令的地址，CPU根据PC的值从内存中取出指令，并将其保存在寄存器中，完成后程序技术器会指向下一条指令的地址。
解码指令
解码阶段的任务是将取到的指令解析为CPU可以理解的操作，控制单元（CU)负责分析指令的操作码，确定需要执行的操作类型，并识别操作数。
执行阶段
在执行阶段，CPU根据解码指令会执行相应的操作。执行单元完成具体的计算或逻辑操作， 数据可能在寄存器之间移动，或从内存加载到寄存器，或从寄存器写回内存。
2.存储器
分为主存储器（内存）和辅助存储器（硬盘等）。主存储器直接与CPU交互，存储正在运行的程序和数据；辅助存储器用于长期存储。
内存
主存储器通常由DRAM（动态随机存取存储器）构成，读写速度快但断电后数据丢失；一般用于存放当前执行的程序和活跃数据。
外存
辅助存储器采用硬盘（HDD）、固态硬盘（SSD）或光盘等，速度较慢但可持久化数据。断电后数据不会丢失。
内存和外存的区别
内存的访问速度比外存快，外存的访问速度满。
内存的空间小，硬盘的空间大。
内存的成本高，外存的成本低。
内存断电后数据丢失，外存断点后不会丢失数据。
3.输入设备和输出设备
输入设备
将外部信息转换为计算机可处理的数字信号，例如键盘、鼠标、扫描仪等。输入设备是用户与计算机交互的桥梁。
输出设备
将计算机处理的结果转换为人类可感知的形式，例如显示器、打印机、音响等。输出设备完成信息传递的最后一环。
注意：有些设备即是输入设备又是输出设备，比如：触摸屏，网卡等例子。
4.操作系统
操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，为用户提供应用程序统一的接口。
计算机常见类型
- Windows：用户友好，兼容性强，主导个人电脑市场。一般都是使用图形化用户界面操作。
- macOS：基于Unix，集成Apple生态，注重用户体验。
- Linux：开源、高度可定制，一般都是进行命令行操作
进程
1.什么是进程
进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，是程序的一次执行过程。每个进程拥有独立的地址空间、系统资源（如文件描述符、内存）以及执行状态。进程通过进程控制块（PCB）管理，包含进程ID、优先级、寄存器状态等信息。比如：我此时打开了了一个软件，这就是一个进程。
2.进程的管理
进程控制块（PCB）
进程控制块是操作系统内核中的数据结构，用于存储和管理进程的关键信息。每个进程对应一个独立的PCB，是操作系统进行进程调度的核心依据。
PCB的主要功能
- 标识进程：包含进程ID（PID）等唯一标识符，用于区分不同进程。
- 内存指针：进程就知道需要执行的指令在哪里，依赖的数据在哪里。
- 存储进程状态：记录进程当前状态（如就绪、运行、阻塞等）。
- 管理资源：跟踪进程占用的CPU寄存器、内存、文件等资源。
- 上下文保存：当进程切换时，保存CPU寄存器等现场信息以便恢复执行。
PCB在进程生命周期中的作用
- 创建进程：分配PCB并初始化各项字段。
- 调度进程：根据PCB中的状态和优先级决定是否分配CPU。
- 切换进程：保存当前进程的上下文至PCB，并加载下一个进程的PCB。
- 终止进程：释放PCB占用的资源并从系统中删除。