一、冯诺依曼体系结构

现代计算机设计大都遵守冯·诺依曼体系结构：

截至目前，我们所认识的计算机，都是由一个个的硬件组件组成

• 输入单元：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 磁盘，网卡等

• 存储器：内存（提高数据读写速度，降低硬件成本）

• 中央处理器(CPU)：含有运算器（算数运算，逻辑运算）和控制器（分析指令并发出相应的控制信号）等

• 输出单元：显示器，打印机, 磁盘，网卡等

关于冯诺依曼，必须强调几点：

• 不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能直接访问外设(输入或输出设备)
• 外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。
• 一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。

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二、操作系统(Operating System)

2.1 基本概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。广义上，操作系统包括：

• 内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）

• 其他程序（例如函数库，shell程序等等）

设计OS的目的

1. 硬件交互，管理所有的软硬件资源
2. 为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

操作系统如何管理软硬件

1. 先描述：用struct结构体收录其所有的属性。(Linux内核是用C语言写的)
2. 再组织：用链表或其他高效的数据结构将这些结构体组织起来，通过增删查改算法对软硬件进行管理。

定位
在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是：一款纯正的“搞管理”的软件

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2.2 系统调用及用户操作接口

系统调用

• 在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用(system call)。
• 系统调用在使用上功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库和shell程序。

提示：Linux内核是使用C语言写的，system call实际上就是用C语言写的函数。

用户调用接口

• 为了方便基本操作，将部分系统调用封装成shell程序或图形用户界面，使用户通过简单的指令或动作就可以对计算机的软硬件进行操作。
• 为了方便编程开发，对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

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2.3 shell——命令行解释器

外壳程序

• Linux严格意义上说的是一个操作系统，我们称之为“核心（kernel）“ ，但我们一般用户，不能直接使用kernel。而是通过kernel的“外壳”程序，也就是所谓的shell，来与kernel沟通。
• Windows系统也同样由 内核 + 外壳程序(Windows GUI) 构成。对比windows GUI，我们操作windows 不是直接操作windows内核，而是通过图形接口(GUI)，进行移动鼠标点击等动作，从而完成我们的操作（比如进入D盘的操作，我们通常是双击D盘盘符.或者运行起来一个应用程序）。
• shell 对于Linux，有相同的作用，主要是对我们的指令进行解析，解析指令给Linux内核。内核运行出结果再通过shell解析给用户。

广义上，Linux系统 = Linux内核(kernel)+外壳程序(shell)
狭义上，Linux系统 = Linux内核(kernel)

命令行解释器：shell

在Linux系统中接受用户输入并显示运行结果的程序是shell。shell即命令行解释器是Linux操作系统的外壳程序，他的功能如下：

1. 传递请求，让内核执行命令；将内核处理的结果翻译给使用者。
2. 保护内核
3. 创建子进程来执行具有风险的事情。

centos系统中的命令行解释器：bash

1. shell是命令行解释器的统称，而bash只是其中之一。
2. bash本身在系统中就是一个进程。