[面试集锦]计算机基础之cpu，内存

今天我们来趴计算机的裤子。自从家人知道了我们是学计算机的，难免就有了装系统和修电脑的的称呼，同意？不同意，我们不仅需要知道计算机相关部件的组成还要学习其机制，甚者如何让上层应用跑的又稳又快。

1 三座大山

CPU(Central Processing Unit)中央处理器，我们计算机所有"计算"就靠它。一般也叫做超大规模集成电路，其实就是一堆晶体管不断做"打开","关闭"操作，想要计算机快，要么增加晶体管也就是增加密度，要么让晶体管"打开","关闭"速度更快，也就是提升主频，当然就会有耗电和散热等问题

现在我们普通电脑应该都是8G内存了，让我想起了曾经比尔盖茨说"无论对谁来说，640k的内存都足够了"，为什么是640k，因为当时DOS操作系统，PC机只支持1M的寻址，DOS只能管理最多1M字节连续内存空间，而在这1M中只有640k给予应用程序使用(基本内存)，另外384k留给BIOS和视频显示等使用，可惜时代发展简直快！那内存到底是干啥的，当我们打开XX***，登录qq都需要加载到内存中，计算的中间结果也需要放到内存中，这些骚操作都不开它

好了，CPU会去读取内存中的数据然后还要计算，那cpu和内存两座山放在哪儿，放在主板上。

从上面图我们知道cpu和内存都放在了密密麻麻的主板上，刚才我们说要通信，应该有传输的线，对的，芯片组合+总线解决了两者的通信问题。

但是我们平时会使用键盘输入26个字母，这所谓输入设备，我们需要查看输入设备给我们的反馈也就有输出设备(显示器)

我们需要存放各种***，直接放内存？一部电影2G，我去，那可不行，这时候需要一块大u盘----硬盘

cpu的确具有不错的计算能力，那为啥在做深度学习应用的时候，动不动就是GPU，在深度学习的神经网络中，它常常需要将一个特定的计算分解为能够同时进行的独立小任务，从而实现并行计算

这么多设备运行，难免需要摩擦，摩擦不能产生太大的火花，需要散热器给它降温----散热器

2 冯·诺依曼----存储程序计算机

First Draft中总结出了一下四点

(1) 运算器

成各种算数和逻辑运算。

(2) 控制器

控制程序流程的控制器单元，其中包含了指令寄存器和程序计数器

(3) 存储器

是用来存储数据的内存和外部存储(硬盘)

(4) 输入输出设备

比如我们常用的键盘作为输入，显示器作为输出。

综上，可以总结为，计算机通过从我们的输入设备获取输入信息，通过运算器和控制器去执行存储在内中的程序，最后将结果呈现(输出设备)。如下图所示

3 提升性能三指标

不管是面试中还是在实际开发中，难免会说到这个问题。

通常会提到两个指标，一个是响应时间一个是吞吐率。

响应时间

让程序在尽量短的时间完成任务，想办法让程序跑的更快。

吞吐率

一定时间内让程序做更多的任务。规定时间内完成的任务更多。那是不是就可以采用多核机制，毕竟人多力量大，规定时间一起干事，处理更多数据，这样子吞吐率也上去了

这样的话，如果我们想办法将响应时间缩短，就会多出一部分时间做其他任务，这样看来缩短响应时间的同时会提升吞吐率。那么如何计算程序的运行时间呢？就得先了解计算机的计时单位。

计算机的计时单位：cpu时钟

有时候在统计一个程序的执行时间的时候，通常在程序开始记录下时间，结尾记录时间，然后相减。实际上是不行的，因为大部分情况下cpu会执行多个任务，也就是有一部分时间是在执行其他任务，那么有没有方式去掉这部分做其他任务的时间，从而获取真实的时间呢。在Linux中提供命令time，我们看看time命令都输出什么。

time

从上图我们知道，real_time(在程序运行过程中一共花费的时间)。User_time(cpu运行这个程序中用户态执行指令的时间)。sys_time(cpu运行此程序，在操作系统内核运行指令的时间)，那么实际上程序花费的cpu执行之间为user_time+sys_time>real_time,如果是单核情况，通常两者之和会小于real_time,目前机器采用多核去执行这个命令除了这种情况。