並發編程基礎底層原理學習（一）
電腦基本構成
電腦主要由處理器，存儲器，輸入/輸出設備組成。
- 處理器：控制電腦的操作，執行程式數據處理，只有一個處理器時，它通常指中央處理器 (CPU)
- 記憶體：存儲數據和程式，該類存儲器是易失性的，即電腦關機時存儲器的內容會丟失，而磁碟存儲器在電腦關閉時不會丟失
- 輸入/輸出模組：在電腦與外部環境之間移動數據
電腦指令
處理器執行的程式是由一組保存在存儲器中的指令組成。最簡單的指令處理包括兩步：處理器從存儲器中一次讀取一條指令然後執行每條指令。程式的執行就是由不斷重複的取指令和執行指令的過程組成的。處理器從存儲器中讀取一條指令，程式計數器（Program Counter) 保存下一次要讀取的指令地址。
中斷
中斷通常是用於提高處理器效率的一種手段，多數IO設備遠遠慢於處理器，例如在使用印表機時，在每次寫操作後處理器必須暫停並保持空閑，直到印表機設備完成工作，毫無疑問，暫停的這段時間對處理器來說是非常浪費的。下圖展示了中斷的幾種分類：
利用中斷功能，處理器可以在I/O操作的執行過程中執行其他指令，中斷打斷了正常的執行順序，中斷處理完成後再恢復執行，用戶程式不需要為中斷添加任何處理的程式碼，處理器和作業系統負責掛起用戶程式，然後在同一個地方恢復執行。
高速快取
處理器讀取指令時至少要訪問一次存儲器，而且通常需要多次訪問存儲器用於保存程式執行結果，處理器執行指令的速度顯然受到存儲器讀寫速度的影響，而處理器速度遠遠超過存儲器，處理器與記憶體速度的不匹配已經成為很嚴重的問題。理想狀態下，記憶體的構造技術使用與處理器中暫存器相同的構造技術，這樣的話記憶體的速度與處理器差不多，但是成本過於昂貴。解決辦法時利用局部性原理，在處理器和記憶體之間提供一個容量小且速度快的存儲器，稱為高速快取。
三級高速快取結構如上圖所示。2級快取比1級快取要慢但是2級快取容量較大，而3級快取比2級快取慢而容量要比2級快取大。
