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计算机是如何工作的（上）

news 来源：原创 2025/7/22 13:06:13

对于学习JavaEE初阶为什么要知道计算机是如何工作的，是因为在未来我们写代码的时候，会出现一些bug，而在代码层面是看不出来的，所以我们需要了解一些关于计算机内部是如何工作的，从而提高代码的健壮度。

计算机的组成（硬件）：

1.CPU（中央处理器）：

CPU由运算器和控制器组成的，它是目前我们人类智慧的巅峰之作之一，可以认为CPU是计算机的心脏，在计算机工作时起着至关重要的作用。

CPU的性质：我们可以Ctrl + Shift + Esc打开电脑的任务管理器，可以查看本机CPU的属性。

1.速度

它的单位时GHz，这样看可能无法直观的看出CPU的运行速度，但我们只要看一下关于频率的单位转换：1kHz = 1000Hz,1MHz = 1000kHz,1GHz = 1000MHz;也就是说CPU一秒能运行2*10的9次方次。

2.内核

CPU就相当于一个公司，内核就是里面的员工，员工越多办事效率就越高，可以看到，有逻辑处理器个数，这是因为内核有大小核之分，一个大核能干2个小核干的活，像上面这个图，就是6个大核，4个小核。

3.进程和线程

每当我们打开一个应用程序，都会开启一个进程，但又不一定是一个进程，有可能是多个。

4.句柄

当我们想要使用资源时，操作系统就会为该资源分配一个句柄，并且将句柄分配给程序，后续程序就可以通过句柄来控制和访问资源。我们可以将资源比作电视，句柄就是遥控器，我们可以通过使用遥控器来使用电视。

句柄的数量是有限的，这是因为创建句柄是需要申请内存的，如果句柄的数量没有上限，就会消耗大量内存，影响系统运行。

2.输入设备

键盘，麦克风等。。。。。。

3.输出设备

音响，显示器，显卡。。。。。。

（触摸屏即是输入设备，又是输出设备）

4.存储器（内存，外存/硬盘）

内存和外存的区别：

1.内存容量小，外存容量大；

2.内存运行速度快，外存运行速度慢；

3.内存成本高，外存成本低；

4.内存断电后数据会丢失，外存不会。

5.散热器

CPU的工作强度非常大，所以在计算机运行时会产生大量热量，所以需要外部干预进行散热。

计算机的组成还有很多，就不一一赘述了。。。。。。

CPU是怎样运行程序的：

给出一个假定的指令表：

（opcode指operation code，又叫操作码，每个操作码都对应着一个操作）

再给出指令：

按顺序执行命令，先执行地址为0储存的命令，前四位是指令，后四位是要操作的地址。

（寄存器不会主动释放数据，只会被新数据覆盖）

这样的运行逻辑用人的思维去看可能会显得很慢，但CPU的运行速度非常快，像这样的行为CPU1秒能执行39亿次。