目录
冯诺依曼体系结构
基本概念
基本原理
操作系统
基本概念
设计OS的目的
管理的本质
管理的方法
系统调用和库函数
冯诺依曼体系结构
基本概念
冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。 ... 数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则,即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。
我们所认识的计算机,大部分都遵循着冯诺依曼体系结构。
- 输入设备:输入数据,常见的有键盘,磁盘
- 输出设备:输出数据,常见的有显示屏,打印机
- 存储器:记忆程序和数据,例如内存
- 运算器: 数据加工处理
- 控制器:控制程序执行
其中运算器和控制器又称为中央处理器,简称cpu。
基本原理
冯诺伊曼体系如何进行工作的呢?
由输入设备输入数据,然后加载到内存中,cpu对数据进行加工处理,处理完毕后加载到内存,再由内存传递给输出设备。
我们可以发现,在数据层面,cpu只和内存直接关联,从内存中读取数据。
而输入设备和输出设备也是直接写入内存和从内存中读取数据。
总而言之:在数据层面,一切设备只和内存打交道。
下面以qq发送消息实例演示:
操作系统
基本概念
操作系统是一个基本的程序集合,简称OS。
主要包含:内核(进程管理,内存管理,文件管理,驱动管理)
其他程序(函数库,shell程序等)
设计OS的目的
对下:管理软硬件资源
对上:为用户提供良好,稳定的运行环境。
概括来说就是OS通过管理好软硬件资源来为用户提供良好的运行环境。
那么,操作系统是如何对软硬件资源进行管理的呢?
管理的本质
我们以学校管理举例:
学校管理者为校长,校长要了解某些同学的成绩,他会通过你的辅导员获得你的信息,然后通过这些信息去对你进行嘉奖或惩罚决策,传递给辅导员,由辅导员执行。
在这个管理过程中,校长并没有与被管理的学生直接打交道,而是通过辅导员获得学生信息,再由信息进行进行决策管理。
与校长直接关联的是学生的信息,也就是数据。
所以,以此我们可以得出结论:管理的本质是对”数据“做管理。
管理的方法
现在校长手里有了一大堆数据,如果他要选出成绩前10名发放奖学金,他怎么做到呢?
难道是从一大堆学生信息一个一个看吗?这样效率极低。
我们知道,每个学生的属性是一样的,都有成绩,姓名,班级,学号等等。
因此校长可以将每个数据描述成一个结构体,每个结构体内部存储着学生的成绩和相关信息,然后利用双链表形式将数据组织起来。
这样对于学生的操作,就变成了对链表的增删查改,极大提高了效率。
总结:操作系统如何对数据管理呢?
先描述,再组织。
操作系统先将数据用结构体描述起来,结构体内存储着数据的属性信息,然后用相关数据结构将结构体组织起来,化对数据的管理操作为对相关数据结构的增删查改。
系统调用和库函数
操作系统为了保持良好运行环境,它是不信任任何用户的。
但是,它又必须为用户提供服务,因此,它会暴露部分接口,也就是系统调用接口,用户可 以通过系统调用接口完成开发等工作,这就是系统调用。
但是系统调用功能比较基础,对用户要求也很高,因此,大佬将部分系统调用进行封装,形
库函数,有了库,用户就不必跟系统调用直接打交道了,使用库函数即可,极大提高了效 率,又降低了学习成本。