計(jì)算機(jī)的五大組成部分：控制器、運(yùn)算器（arithmetic and logic unit，算術(shù)邏輯單元）、存儲器（包含內(nèi)存和硬盤）、輸入和輸出設(shè)備。三大核心組件：CPU、內(nèi)存和硬盤。

1. 進(jìn)程和線程

1.1 進(jìn)程是資源分配的最小單位，而線程是CPU調(diào)度的最小單位；

1.2 一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，而線程只能屬于一個(gè)進(jìn)程；

1.3 進(jìn)程創(chuàng)建、銷毀以及進(jìn)程間切換比線程的創(chuàng)建、銷毀和切換有更大的開銷；進(jìn)程的切換，頁表目錄和虛擬內(nèi)存空間都需要更換，而且緩存的地址轉(zhuǎn)換結(jié)果都會失效。但線程的切換，不需要更換頁表目錄和虛擬內(nèi)存空間，因?yàn)樗鼈儗儆谕粋€(gè)進(jìn)程，共享進(jìn)程的資源。線程的切換僅僅需要保存程序計(jì)數(shù)器和寄存器相關(guān)的內(nèi)容。

1.4 因?yàn)橥贿M(jìn)程的所有線程共享該進(jìn)程的資源，所以線程間通信較為簡單：常用的方式有鎖機(jī)制、volatile修飾的變量、wait/notify的使用；而進(jìn)程間通信（Inter-Process Communication）較為復(fù)雜，常用的方式有：管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存、本地套接字、信號量（互斥同步的一種手段）。

1.4.1 管道：百度百科以及一些博客說管道是半雙工的，但只能在一個(gè)方向上傳遞消息。我們都知道，單工是只能在一個(gè)方向傳遞消息，半雙工不能同時(shí)雙向傳輸，但是可以錯(cuò)開地在兩個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)。所以管道到底是單工還是半雙工的呢？管道只能在一個(gè)方向傳遞消息是指某個(gè)時(shí)刻只能在一個(gè)方向傳遞消息嗎？

1.4.2 消息隊(duì)列：存放在內(nèi)核中，可以傳遞較大的數(shù)據(jù)量。

1.4.3 共享內(nèi)存：由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建的一段能被其它進(jìn)程所訪問的內(nèi)存，是進(jìn)程間通信最快的一種方式。

1.4.4 本地套接字：類似于網(wǎng)絡(luò)套接字的一種通信方式。

1.4.5 信號量：不以傳輸數(shù)據(jù)為目的，主要是保護(hù)共享資源，使進(jìn)程間互斥。工作原理：主要是進(jìn)行P、V操作，然后信號量初始值為1。進(jìn)行P操作時(shí)，判斷信號量的值是否大于0，如果大于0，進(jìn)程可正常操作并將信號量的值減1；如果信號量的值為0，當(dāng)前進(jìn)程則掛起。進(jìn)行V操作時(shí)，判斷是否有進(jìn)程被掛起，如果有，那么喚醒一個(gè)進(jìn)程；如果沒有，將信號量加1。

2. 存儲器

2.1 存儲器包含三部分：寄存器、主存儲器（也就是內(nèi)存）和外存（也就是硬盤這一類）。

2.2 虛擬內(nèi)存：使得不同進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)，它所看到的是自己獨(dú)占當(dāng)前系統(tǒng)的4G內(nèi)存，在進(jìn)程初始化或者需要分配空間時(shí)，僅僅建立虛擬內(nèi)存和磁盤之間的映射，等到運(yùn)行至對應(yīng)程序、訪問數(shù)據(jù)時(shí)，才觸發(fā)缺頁中斷，將數(shù)據(jù)載入內(nèi)存中。優(yōu)點(diǎn)：①擴(kuò)大了內(nèi)存空間；②程序需要大塊的連續(xù)空間時(shí)，只需要在虛擬內(nèi)存中分配空間，不需要物理內(nèi)存具有大塊的連續(xù)空間，可以利用碎片。③避免了多個(gè)進(jìn)程同時(shí)對物理內(nèi)存資源的競爭，因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程訪問數(shù)據(jù)時(shí)才會將數(shù)據(jù)載入內(nèi)存，占用的內(nèi)存大小遠(yuǎn)小于直接在物理內(nèi)存申請內(nèi)存。缺點(diǎn)：虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存的映射所涉及的管理操作較為復(fù)雜、耗時(shí)。

2.3 虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存的映射：通過頁表(映射表)實(shí)現(xiàn)。虛擬內(nèi)存地址是虛擬頁號和物理地址偏移量，虛擬頁號可以根據(jù)頁表得到物理頁號，然后再根據(jù)物理地址偏移量，完成了虛擬地址和物理地址的映射。多級頁表：假如虛擬頁號需要20bit來存儲，通過數(shù)組來映射，比如數(shù)組的第一個(gè)元素是虛擬頁號的20bit最小值所對應(yīng)的物理頁號，然后物理頁號需要4個(gè)字節(jié)來存儲，那么需要2的20次方大小的、元素為4字節(jié)的數(shù)組，所需空間是4MB，假如運(yùn)行著幾十上百的程序，那么頁表就占用了幾百兆甚至GB的內(nèi)存。所以通過多級映射，比如20bit分為5段，每段是4bit，前面4段保留的地址都是索引地址，只有最后一段的地址才是真正的物理頁號，那么所需空間大小是5個(gè)2的4次方大小、元素為4字節(jié)的數(shù)組，所需空間僅僅是320個(gè)字節(jié)，空間縮小了上千倍。

2.4 地址變換高速緩沖(Translation-Lookaside Buffer, TLB):?因?yàn)槎嗉夗摫硇枰啻蝺?nèi)存操作，但是內(nèi)存映射是頻繁操作，所以可以通過緩存之前的地址轉(zhuǎn)換結(jié)果來減少內(nèi)存訪問。

3. 中斷的處理過程

3.1 中斷請求：分為內(nèi)部中斷(CPU內(nèi)部直接處理)和外部中斷(通過CPU中斷輸入引腳輸入中斷請求信號，分為可屏蔽中斷請求和不可屏蔽中斷請求)。

3.2 中斷判優(yōu)：CPU找出中斷優(yōu)先級最高的中斷源。

3.3 中斷響應(yīng)：①保護(hù)硬件現(xiàn)場；②關(guān)閉中斷；③保護(hù)斷點(diǎn)；④得到中斷服務(wù)程序的入口地址。

3.4 中斷處理：①保護(hù)現(xiàn)場：將寄存器數(shù)據(jù)壓入堆棧；②開啟中斷：接收更高優(yōu)先級的中斷；③中斷服務(wù)：執(zhí)行具體的操作；④恢復(fù)現(xiàn)場：將堆棧信息重新放置寄存器中；⑤中斷返回。

3.5 中斷返回：返回原程序的斷點(diǎn)處，恢復(fù)硬件現(xiàn)場，執(zhí)行原程序。

個(gè)人理解：中斷響應(yīng)的保護(hù)硬件現(xiàn)場是對硬件層面的保護(hù)，而中斷處理的保護(hù)現(xiàn)場是對數(shù)據(jù)的保護(hù)。

4. 同步與異步以及和阻塞、非阻塞的區(qū)別和關(guān)系

4.1 同步是指一次操作所有步驟結(jié)束再繼續(xù)下一步。而異步指一次操作中某些步驟結(jié)束就執(zhí)行另一個(gè)操作，不需要等待其它步驟完成。

4.2 阻塞指某些操作等待當(dāng)前操作的結(jié)束而陷入阻塞狀態(tài)；非阻塞就是其它操作雖然也要等待當(dāng)前操作結(jié)束，但是他們可以執(zhí)行其它任務(wù)，過會再來查詢前面那個(gè)操作是否結(jié)束。

4.3 同步、異步和阻塞、非阻塞的關(guān)系：同步、異步是一種操作、過程；而阻塞、非阻塞是一種狀態(tài)。

4.4 多路IO復(fù)用的三種方式select、poll、epoll：①select：支持的最大連接數(shù)是1024或2048，每次都遍歷由fd（Linux對文件的操作通過文件描述符，file descriptor）組成的fd_set，判斷相應(yīng)的fd是否就緒，如果就緒則通知程序中斷處理；②poll本質(zhì)上和select沒有區(qū)別，都是遍歷fd。在遍歷fd時(shí)，如果就緒則加入等待隊(duì)列，如果遍歷完沒有發(fā)現(xiàn)就緒的fd，則掛起當(dāng)前進(jìn)程，直到主動(dòng)超時(shí)，超時(shí)后再次遍歷fd；基于鏈表儲存，沒有最大連接數(shù)的限制；③epoll主要通過回調(diào)機(jī)制，當(dāng)fd就緒時(shí)，就會執(zhí)行相應(yīng)的回調(diào)程序。

總結(jié)

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