常见几种排序算法

一、计算机发展史

推荐大家看《计算机简史》，这里就不过多介绍了 。

二、冯诺依曼体系

 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: 计算机给用户汇报结果的设备。

针对存储空间：硬盘 > 内存 >> CPU

针对数据访问速度：CPU >> 内存 > 硬盘

三、CPU的四个构成部分 

 从功能方面看，CPU的内部由以下四部分组成：

• 寄存器：寄存器用来暂存指令、数据等处理对象，可以看作是内存的一种。
• 控制器：负责把内存上的指令、数据等读入寄存器，并根据指令的执行结果来控制整个计算机。
• 运算器：负责运算从内存读入寄存器的数据。
• 时钟：负责发出CPU开始计时的时钟信号。不过，也有些计算机的时钟位于CPU的外部。时钟信号以Hz（赫兹）为单位，代表每秒的频率，时钟信号的频率越高，CPU的运行速度越快。

四、CPU 基本工作流程 

首先，我们先介绍下我们需要到的指令：

接下来，我们演示指令运行的⼀个周期 ：

CU：控制单元，ALU：算术逻辑运算单元

第⼀条指令的运行，其实没有用到我们之前制作的 ALU 部件，但这只是其中⼀些指令而已，大家可以尝试自己把剩余的 3 条指令运行一次，观察并理解这个过程。

我们可以得到指令周期：取指令-->分析指令--> 执行指令

小结：

1. CPU 中的 PC 寄存器，是决定 CPU 要执行哪条指令的关键；
2. 指令是由 动作 + 操作对象组成
3. CPU 眼中只有指令，没有其他的概念

五、编程语言 

1、程序（Program）

2、编程语言发展

 注意：⾼级语⾔的⼀条语句(Statement)往往对应很多条指令(Instruction)才能完成。

六、操作系统

操作系统是⼀组做计算机资源管理的软件的统称。⽬前常见的操作系统有：Windows系列、Unix系

列、Linux系列、OSX系列、Android系列、iOS系列、鸿蒙等。

1、操作系统的定位

操作系统的两个基本功能：

1. 管理各种硬件设备
2. 给软件提供稳定的运行环境 

2、什么是进程/任务

进程是操作系统对⼀个正在运行的程序的⼀种抽象，换⾔之，可以把进程看做程序的⼀次运⾏过程；同时，在操作系统内部，进程又是操作系统进行资源分配的基本单位。

3、进程控制块抽象

计算机内部要管理任何现实事物，都需要将其抽象成⼀组有关联的、互为⼀体的数据。操作系统一般是用C/C++实现的，因此就可以用类或结构体来描述这一特征。

我们就给 表示进程信息的结构体，起了个名字，PCB（进程控制块）。

这样，每⼀个 PCB 对象，就代表着⼀个实实在在运⾏着的程序，也就是进程。

操作系统再通过这种数据结构，例如线性表、搜索树等将 PCB 对象组织起来，⽅便管理时进⾏增删查改的操作。

 PCB中的一些核心属性：

• pid：进程的身份标识，系统会保证，同一个机器上，同一时刻，每个进程的pid都是唯一的。
• 内存指针（一组）：描述了进程使用内存资源的详细情况（进程都能使用哪些内存，进程也需要知道哪里存的是指令，哪里存的是数据）
• 文件描述符表：描述了这个进程所涉及的硬盘相关的资源。

4、CPU 分配⸺进程调度

对于单核CPU：

 单核CPU也能支持一个“多任务操作系统”的运行。这就是用到了“分时复用（并发）”。

对于多核CPU：

多核CPU的产生，同时执行进程就变得更加复杂。

 对于实现进程调度，就需要PCB提供一些属性，来支持系统完成对这些进程的调度。以下属性：

• 状态：描述一个进程是否能去CPU上执行，如一个进程处于阻塞状态，就不方便到CPU上执行。对于就绪状态，就是随时准备好到CPU上去执行。
• 优先级：多个进程等待系统的调度时，根据其优先级来确定其调度次序。
• 记账信息：针对每个进程，占据了多少CPU时间，进行了一个统计，会根据这个统计结果进一步调整调度的策略，因此就需要在下一轮次进行调整，至少保证不会出现进程完全捞不着CPU的情况。
• 上下文：支撑进程调度的重要属性，相当于游戏中的存档和读档。

5、内存分配⸺内存管理 

6、进程间通信 

进程是操作系统进⾏资源分配的最⼩单位，这意味着各个进程互相之间是⽆法感受到对方存在的，这就是操作系统抽象出进程这⼀概念的初衷，这样便带来了进程之间互相具备“隔离性”。

但现代的应⽤，要完成⼀个复杂的业务需求，往往⽆法通过⼀个进程独⽴完成，总是需要进程和进程进⾏配合地达到应⽤的⽬的，如此，进程之间就需要有进⾏“信息交换”的需求。进程间通信的需求就应运⽽⽣。

⽬前，主流操作系统提供的进程通信机制有如下：

1. 管道
2. 共享内存
3. ⽂件
4. ⽹络
5. 信号量
6. 信号

其中，网络是⼀种相对特殊的 IPC 机制，它除了支持同主机两个进程间通信，还支持同一网络内部非同⼀主机上的进程间进行通信。