很多情况下保持黑箱即可，因为打开这个黑箱，你会发现黑箱变成黑洞，吞噬你所有的时间和精力。有可能带你偏离原来的方向，陷入到不必要的细节中而无法自拔。 -- 适度打开即可

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

汇编语言的执行过程

汇编语言的本质：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（GHZ/s） ->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）

输入处理输出流程.png

上述中：内存中数据不必写到cpu，而是直接由DMA处理（cpu告诉内存，把其某块的数据发送到显卡，DMA会通过数据总线将数据发送到显卡）

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://www.cnblogs.com/z00377750/p/9180644.html

缓存行：折中都用64字节（程序的局部性原理，一次读取一块数据，而不是一个字节）

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

cache一致性协议.png

cache line.png

以下是模拟cache line 不是特别精确

public class T03_CacheLinePadding {
    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 < 10000_0000L; i++) {
                arr[0] = i;
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(()->{
            for (long i = 0; i < 10000_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 T04_CacheLinePadding {
    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 < 10000_0000L; i++) {
                arr[0] = i;
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
            for (long i = 0; i < 10000_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);
    }
}

缓存行对齐：对于有些特别敏感的数字，会存在线程高竞争的访问，为了保证不发生伪共享，可以使用缓存行对齐的编程方式

• JDK7中，很多采用long padding提高效率(让高竞争的数据永远处于一个缓存行且只有它自己，该方式适用于英特尔cpu)
  如下：无论如何截取cursor这个数据所处的缓存行只有它自己
  

  long padding.png

• JDK8，加入了@Contended注解（实验）需要加上：JVM -XX:-RestrictContended

超线程

超线程.png

存储器的层次结构

存储器层次结构.png

cpu到各层时间对比.png

多核cpu.png

一颗物理cpu内部有两个核心，这两个核心各自独立的L1 & L2，共享L3
两颗物理cpu共享主内存。

乱序执行

https://preshing.com/20120515/memory-reordering-caught-in-the-act/

禁止乱序

CPU层面：Intel -> 原语(mfence lfence sfence) 或者锁总线
JVM层级：8个hanppens-before原则 4个内存屏障 （LL LS SL SS）
as-if-serial : 不管硬件什么顺序，单线程执行的结果不变，看上去像是serial

举例说明(乱序执行可能产生的问题)
DCL单利为什么加volatile?

对象创建的会编码.png

DCL-单利.png

合并写(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

wc buffer.png

NUMA(了解)

Non Uniform Memory Access
ZGC - NUMA aware
分配内存会优先分配该线程所在CPU的最近内存

UMA.png

NUMA.png

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坐标帝都，白天上班族，晚上是知识的分享者
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