一、 计算机的组成
控制器：是计算机的指挥系统，负责控制所有其他硬件的运行
运算器：实现算术运算和逻辑运算的部件
存储器：存取数据
内存：基于电工作，内存里存放的数据都是电信号
特点：存取速度快，断电数据丢失 ---------------------->人脑的记忆功能
外存：比如磁盘，基于磁工作，磁盘里存放的是磁信号
特点：存取速度远远慢于内存，断电数据依旧存在--------------->人的笔记本
输入设备input：是向计算机输入信息（程序、数据、声音、文字、图形、图像等）的设备。常见的输入设备有：键盘、鼠标、图形扫描仪、触摸屏、条形码输入器等等。外存储器也是一种输入设备。
输出设备output：主要有显示器、打印机和绘图仪等。外存储器也当作一种输出设备。
控制器+运算器 ---> cpu -------- 相当于人类的大脑
二、与运行程序有关的三大核心硬件
CPU（控制器+运算器） 内存 硬盘
cup是人类的大脑，负责控制全身的运算
内存是人的记忆，负责临时存储
硬盘是人的笔记本，负责永久存储
输入设备是耳朵或眼睛或嘴巴，负责接收外部的信息存入内存
输出设备是你的脸部（表情）或者屁股，负责结果处理后的结果
以上所有的设备都要通过总线连接，总线相当于人的神经
三、程序运行的步骤
1、先将程序由硬盘读入内存--> 程序启动/加载过程
2、cup从内存取出程序的指令来运行-->程序的运行
ps：程序运行过程中产生的数据一定是最先存放于内存中的，关键数据一定要由内存刷入硬盘永久保存下来
四、计算机硬件解析
cpu x86-64bit
一个CPU4核8线程
CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制单元部件等，英文名Logic components ; 运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算数运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可以执行地址运算和转换。
内存
内存是计算机的重要部件之一。它是外存与cup进行沟通的桥梁，计算机中所有的程序的运行都在内存中进行。
内存性能的强弱影响计算机整体的发挥水平。
内存也称内存储器和主存储器，它用于暂时存放CPU中的运算数据，与硬盘等外部存储器交换的数据
虚拟内存：许多计算机支持虚拟机制，该机制使计算机可以运行大于物理内存的程序，方法是将正在使用的程序放入内存执行，而暂时不需要执行的程序放到磁盘的某块地方，这块地方成为虚拟内存，
在Linux中成为swap,这种机制的核心就在于快速的映射内存地址，由cpu中的一个部件负责，成为存储器管理单元（Memory Management Unit MMU）
PS:从一个程序切换到另外一个程序，成为上下文切换，缓存和MMU的出现提升了系统的性能，尤其是上下文切换。
硬盘：
固态
固态硬盘是由控制单元和固态存储单元组成的硬盘。固态硬盘的介质分为两种，一种是采用闪存作为介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质，目前绝大多数固态硬盘采用的是闪存介质。
固态存储单元负责存储数据，控制单元负责读取、写入数据。由于固态硬盘没有普通硬盘的机械结构，也不存在机械硬盘的寻道问题，因此系统能够在1ms的时间内对任意位置单元都完成输入、输出操作。
机械
机械硬盘即是温彻斯特硬盘，其部件主要由：盘头、磁头、盘片转轴及控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分组成。
磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟数千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。
而混合硬盘则是机械硬盘+固态硬盘相结合，比较好的兼顾了容量与速度，虽然在读写速度上远不如真正的固态硬盘。
五、buffer写缓冲区
buffer 写缓冲区
缓冲区(buffer)，它是内存空间的一部分。也就是说，在内存空间中预留了一定的存储空间，这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据，这部分预留的空间就叫做缓冲区，显然缓冲区是具有一定大小的。
六、cache读缓存
cache 读缓存
cache的核心作用是加快取用的速度。比如你一个很复杂的计算做完了，下次还要用结果，就把结果放手边一个好拿的地方存着，下次不用再算了。加快了数据取用的速度。
七、编程语言分类
机器语言：直接用二进制指令编写程序
缺点：1、二进制指令难以记忆，极易出错
2、编程的复杂度极高
汇编语言：用英文标签取代二进制指令去编写程序
缺点：1、编程的复杂度依然很高
高级语言：用人类能理解的表达方式去编写程序
高级语言编写的程序计算机无法直接理解，必须要经过翻译才可以，按照翻译的方式不同
高级语言又分为两种：
1、编译型（需要编译器，相当于用谷歌翻译，如c、go）：执行速度快，调试麻烦
2、解释型（需要解释器，相当于同声传译，如shell、python）：执行速度慢，调试方便
八、小整数池
Python实现int的时候有个小整数池。
为了避免因创建相同的值而重复申请内存空间所带来的效率问题， Python解释器会在启动时创建出小整数池
范围是[-5,256]，该范围内的小整数对象是全局解释器范围内被重复使用，永远不会被垃圾回收机制回收
小整数池目的：节省内存，提高执行效率
九、内存回收：垃圾回收机制GC
详情参见：https://blog.csdn.net/xiongchengluo1129/article/details/80462651
引用计数
Python垃圾回收主要以引用计数为主，分代回收为辅。引用计数法的原理是每个对象维护一个ob_ref，用来记录当前对象被引用的次数，也就是来追踪到底有多少引用指向了这个对象，当发生以下四种情况的时候，该对象的引用计数器+1
1、对象被创建 a=14
2、对象被引用 b=a
3、对象被作为参数,传到函数中 func(a)
4、对象作为一个元素，存储在容器中 List={a,”a”,”b”,2}
与上述情况相对应，当发生以下四种情况时，该对象的引用计数器-1
1、当该对象的别名被显式销毁时 del a
2、当该对象的引别名被赋予新的对象， a=26
3、一个对象离开它的作用域，例如 func函数执行完毕时，函数里面的局部变量的引用计数器就会减一（但是全局变量不会）
4、将该元素从容器中删除时，或者容器被销毁时。
当指向该对象的内存的引用计数器为0的时候，该内存将会被Python虚拟机销毁
引用计数法有很明显的优点：
1、高效
2、运行期没有停顿 可以类比一下Ruby的垃圾回收机制，也就是 实时性：一旦没有引用，内存就直接释放了。不用像其他机制等到特定时机。实时性还带来一个好处：处理回收内存的时间分摊到了平时。
3、对象有确定的生命周期
4、易于实现
原始的引用计数法也有明显的缺点：
1、维护引用计数消耗资源，维护引用计数的次数和引用赋值成正比，而不像mark and sweep等基本与回收的内存数量有关。
2、无法解决循环引用的问题。A和B相互引用而再没有外部引用A与B中的任何一个，它们的引用计数都为1，但显然应该被回收。
标记清除
『标记清除（Mark—Sweep）』算法是一种基于追踪回收（tracing GC）技术实现的垃圾回收算法。它分为两个阶段：第一阶段是标记阶段，GC会把所有的『活动对象』打上标记，第二阶段是把那些没有标记的对象『非活动对象』进行回收。
标记清除算法作为Python的辅助垃圾收集技术主要处理的是一些容器对象，比如list、dict、tuple，instance等，因为对于字符串、数值对象是不可能造成循环引用问题。Python使用一个双向链表将这些容器对象组织起来。
不过，这种简单粗暴的标记清除算法也有明显的缺点：
清除非活动的对象前它必须顺序扫描整个堆内存，哪怕只剩下小部分活动对象也要扫描所有对象。
分代回收
分代回收是一种以空间换时间的操作方式，Python将内存根据对象的存活时间划分为不同的集合，每个集合称为一个代，
Python将内存分为了3“代”，分别为年轻代（第0代）、中年代（第1代）、老年代（第2代），
他们对应的是3个链表，它们的垃圾收集频率与对象的存活时间的增大而减小。
新创建的对象都会分配在年轻代，年轻代链表的总数达到上限时，Python垃圾收集机制就会被触发，把那些可以被回收的对象回收掉，而那些不会回收的对象就会被移到中年代去，
依此类推，老年代中的对象是存活时间最久的对象，甚至是存活于整个系统的生命周期内。同时，分代回收是建立在标记清除技术基础之上。