文章目录
1.冯诺依曼体系（Von Neumann Architecture）2.CPU 基本⼯作流程2.1 指阶段（Fetch）2.2解码阶段（Decode）2.3执行阶段（Execute）2.4 写回阶段（Write Back）
3.什么是进程/任务（Process/Task)3.1概念：3.2一个进程/任务通常包含以下几个部分：3.3进程/任务的特点：3.4进程/任务与线程 (Thread) 的区别：
4.CPU 分配⸺进程调度（Process Scheduling）5.内存分配⸺内存管理（Memory Manage）
1.冯诺依曼体系（Von Neumann Architecture）
现代的计算机, ⼤多遵守 冯诺依曼体系结构 •CPU 中央处理器: 进⾏算术运算和逻辑判断. • 存储器: 分为外存和内存, ⽤于存储数据(使⽤⼆进制⽅式存储) • 输⼊设备: ⽤户给计算机发号施令的设备. • 输出设备: 计算机个⽤户汇报结果的设备
针对储存空间: 磁盘>内存>>CPU 针对运行速度: CPU>>内存>磁盘
2.CPU 基本⼯作流程
2.1 指阶段（Fetch）
目标：从内存中读取下一条指令。 流程：程序计数器（PC） 保存当前指令的地址，CPU根据该地址向内存发出请求。 内存通过数据总线将指令传输到CPU的指令寄存器（IR）。PC自动递增，指向下一条指令的地址（除非遇到跳转指令）。
2.2解码阶段（Decode）
目标：解析指令含义，确定操作类型和操作数。 流程：控制单元（CU） 解析指令寄存器中的二进制指令，识别操作码（Opcode）（如加法、跳转等）和操作数（如寄存器地址或内存地址）。确定操作数的来源（例如从寄存器或内存读取数据）。
2.3执行阶段（Execute）
目标：执行指令对应的操作。 流程：算术逻辑单元（ALU） 执行计算（如加减乘除、逻辑运算等）。若需访问内存（如加载/存储数据），通过内存控制器读写内存。若为跳转指令（如条件分支、函数调用），更新**程序计数器（PC）**为目标地址，打破指令顺序。
2.4 写回阶段（Write Back）
目标：将执行结果保存到寄存器或内存。 流程：将ALU的计算结果写入目标寄存器（例如将加法结果存入指定寄存器）。 若为存储指令，将数据写入内存指定位置。 关键组件协作程序计数器（PC）：跟踪指令地址，驱动指令顺序执行。 指令寄存器（IR）：暂存当前指令。 控制单元（CU）：解码指令并协调各部件。 算术逻辑单元（ALU）：执行核心运算。 寄存器组：高速存储中间数据和地址。
3.什么是进程/任务（Process/Task)
3.1概念：
程序 (Program)： 程序是一组指令的集合，存储在磁盘上，是静态的。 例如，一个可执行文件 (.exe, .app 等)。 进程/任务 (Process/Task)： 进程是程序在内存中运行的一个实例，是动态的。 当一个程序被执行时，操作系统会创建一个进程来运行它。 进程/任务包含的内容：
3.2一个进程/任务通常包含以下几个部分：
程序代码 (Code)： 程序的指令序列，告诉 CPU 要执行什么操作。 数据 (Data)： 程序运行过程中需要使用的变量、数据结构等。 堆 (Heap)： 动态分配的内存区域，用于存储程序运行时创建的对象和数据。 栈 (Stack)： 用于存储函数调用信息、局部变量等。 栈是后进先出 (LIFO) 的数据结构。 程序计数器 (PC)： 指向下一条要执行的指令的地址。 寄存器 (Registers)： CPU 内部的存储单元，用于存储临时数据和控制信息。 文件描述符 (File Descriptors)： 用于访问文件、网络连接等资源。 进程 ID (PID)： 操作系统为每个进程分配的唯一标识符。
进程状态 (Process State)： 表示进程当前的状态，例如： 新建 (New)： 进程正在被创建。 就绪 (Ready)： 进程已准备好运行，等待 CPU 调度。 运行 (Running)： 进程正在 CPU 上执行。 阻塞/等待 (Blocked/Waiting)： 进程正在等待某个事件发生 (例如，I/O 完成)。 终止 (Terminated)： 进程已执行完毕。
3.3进程/任务的特点：
独立性 (Isolation)： 进程之间是相互独立的，拥有独立的地址空间，一个进程的错误不会影响其他进程。 并发性 (Concurrency)： 多个进程可以同时运行，共享 CPU 和其他资源。 操作系统通过时间片轮转等调度算法来实现并发。 动态性 (Dynamic)： 进程是动态创建和销毁的。 资源拥有性 (Resource Ownership)： 进程拥有程序运行所需的各种资源，例如内存、文件、网络连接等。
3.4进程/任务与线程 (Thread) 的区别：
进程 是资源分配的基本单位。 线程 是 CPU 调度的基本单位。 一个进程可以包含多个线程。 线程共享进程的地址空间和资源，但拥有独立的栈和程序计数器。 线程之间的切换比进程之间的切换更快，因为线程共享相同的地址空间，不需要进行内存切换。
4.CPU 分配⸺进程调度（Process Scheduling）
为了便于讨论和理解，我们⼤部分的场景下假设是单CPU单核的计算机。 操作系统对CPU资源的分配，采⽤的是时间模式⸺不同的进程在不同的时间段去使⽤ CPU 资源。
5.内存分配⸺内存管理（Memory Manage）
操作系统对内存资源的分配，采⽤的是空间模式⸺不同进程使⽤内存中的不同区域，互相之间不会⼲扰。