本篇文章为你整理了1、初识计算机底层（计算机底层技术有哪些）的详细内容，包含有计算机底层原理是什么 计算机底层技术有哪些 计算机底层工作原理 计算机底层技术没人懂了 1、初识计算机底层，希望能帮助你了解 1、初识计算机底层。
CPU的制作过程
Intel cpu的制作过程：https://haokan.baidu.com/v?vid=11928468945249380709 pd=bjh fr=bjhauthor type=video
CPU是如何制作的（文字描述）
https://www.sohu.com/a/255397866_468626
CPU的原理
计算机需要解决的最根本问题：如何代表数字
晶体管是如何工作的：https://haokan.baidu.com/v?vid=16026741635006191272 pd=bjh fr=bjhauthor type=video
晶体管的工作原理：https://www.bilibili.com/video/av47388949?p=2
汇编语言（机器语言）的执行过程
汇编语言的本质：就算机器语言的助记符，其实它就是机器语言
计算机通电 - CPU读取内存中程序（电信号输入）
- 时钟发生器不断震荡通断电：推动CPU内部一步一步执行（执行多少步取决于指令需要的时钟周期）
- 计算完成
- 写回（电信号）
- 写给显卡输出（sout，或者图形）
计算机的组成
CPU的基本组成
PC： Program Counter 程序计数器 （记录当前指令地址）
Registers： 暂时存储CPU计算需要用到的数据
ALU：Arithmetic Logic Unit 运算单元
CU： Control Unit 控制单元
MMU：Memory Management Unit 内存管理单元
cache
缓存一致性协议：https:///z00377750/p/9180644.html
缓存行：
缓存行越大，局部性空间效率越高，但读取时间慢
缓存行越小，局部性空间效率越低，但读取时间快
取一个折中值，目前多用：64字节
测试缓存：Test1 时间比Test2 时间执行大概慢1秒左右
对比一下
public class Test1 {
public static volatile long[] arr = new long[2];
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread t1 = new Thread(()- {
for (long i = 0; i 10_0000_0000L; i++) {
arr[0] = i;
Thread t2 = new Thread(()- {
for (long i = 0; i 10_0000_0000L; i++) {
arr[1] = i;
final long start = System.nanoTime();
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println((System.nanoTime() - start)/100_0000);
public class Test2 {
public static volatile long[] arr = new long[16];
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread t1 = new Thread(()- {
for (long i = 0; i 10_0000_0000L; i++) {
arr[0] = i;
Thread t2 = new Thread(()- {
for (long i = 0; i 10_0000_0000L; i++) {
arr[8] = i;
final long start = System.nanoTime();
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println((System.nanoTime() - start)/100_0000);
经过测试，Test1类执行时间大概慢于Test2执行时间2秒左右
这是因为缓存行的原因：对于特别敏感的数字，会存在线程竞争的访问，为了保证不发生伪共享，所以使用缓存行对齐的方式。
JDK7中，很多采用long padding提高效率
JDK8，加入了@Contended注解（实验）需要加上：JVM配置项 -XX:-RestrictContended
可以试一下
public class Test1 {
@Contended
public static volatile long[] arr = new long[2];
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread t1 = new Thread(()- {
for (long i = 0; i 10_0000_0000L; i++) {
arr[0] = i;
Thread t2 = new Thread(()- {
for (long i = 0; i 10_0000_0000L; i++) {
arr[1] = i;
final long start = System.nanoTime();
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println((System.nanoTime() - start)/100_0000);
参考：https://preshing.com/20120515/memory-reordering-caught-in-the-act/
指令重排序的样例：
public class 指令重排序Demo {
private static int x = 0, y = 0;
private static int a = 0, b =0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int i = 0;
for(;;) {
i++;
x = 0; y = 0;
a = 0; b = 0;
Thread one = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//由于线程one先启动，下面这句话让它等一等线程two. 读着可根据自己电脑的实际性能适当调整等待时间.
//shortWait(100000);
a = 1;
x = b;
Thread other = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
b = 1;
y = a;
one.start();other.start();
one.join();other.join();
String result = "第" + i + "次 (" + x + "," + y + "）";
if(x == 0 y == 0) {
System.err.println(result); // 肯定会有x 和 y 都为0 的时候
break;
} else {
System.out.println(result);
这个测试要花好久时间：
DCL单例为什么要加volatile（Double Check Lock）
如下一个类：
public class T {
int m = 8;
如果要new一个对象：T t = new T();
它是会有一个中间态的，在new这个对象刚开始的时候，会在内存分配一块空间，默认给这个int类型的m 赋值是0，
但如果是多线程情况在这个时候不断地访问，可能会得到m=0 这个值，是不对的，这是因为汇编码的指令是乱序的，所以要禁止指令乱序。
CPU层面怎么禁止指令重排序？
内存屏障。
就是对某部分内存做操作时，前后添加屏障，屏障前后的操作不可以乱序执行。
Intel 使用的是原语
JVM层面怎么禁止指令重排序？
上面所说的是CPU层面的避免指令重排实现，也就是具体的实现，但java程序中是通过JVM的指令去调用CPU底层的
JVM层级：8个hanppens-before原则 4个内存屏障 （LL LS SL SS）
jvm 里面对于内存屏障的实现有4 种
LoadLoad：对于这样的语句Load1;LoadLoad;Load2，在Load2及后续的读操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕；
StoreStore：对于这样的语句Store1;StoreStore;Store2，在Store2及后续的写操作执行前，保证Store1的写入操作对其他处理器可见；
LoadStore：对于这样的语句Load1;LoadStore;Store2，在Store2及后续的写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕；
StoreLoad：对于这样的语句Store1;StoreLoad;Load2，在Load2及后续的读操作要读取的数据被访问前，保证Store1的写入操作对其他处理器可见；
StoreStoreBarrier
volatile 写操作，上下不会乱排
StoreLoadBarrier
LoadLoadBarrier
volatile 读操作，上下不会乱排
LoadStoreBarrier
合并写技术的了解
Write Combining Buffer
一般是4个字节
由于ALU速度太快，所以在写入L1的同时，写入一个WC Buffer，满了之后，再直接更新到L2
NUMA（Non Uniform Memory Access）
在ZGC - NUMA aware ，意思就是分配内存会优先分配该线程所在CPU的最近内存
先了解UMA：说白了多个cpu访问一块内存
再来看NUMA：每个cpu附近有个内存，访问就近的内存比访问别家的内存要快得多
以上就是1、初识计算机底层（计算机底层技术有哪些）的详细内容，想要了解更多 1、初识计算机底层的内容，请持续关注盛行IT软件开发工作室。
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