@操作系统篇

---

一、冯诺依曼体系结构

/*-->输入设备-->存储器-->输出设备-->^   	 | ^        ^|		 V |        ||	    -----|     |运算器|      ||_____|	 |______||控制器|-----
*/

• 数据是要在计算机的体系结构中进行流动的，流动过程中进行数据的加工处理。
• 数据从一个设备到另一个设备，本质是一种拷贝。数据在**外设（输入/输出设备）**读取的速率很慢，而CPU处理数据的速率很快，所以，数据在设备之间拷贝的效率决定了计算机整机的基本效率。
• 增加存储器的伟大作用：存储器相当于是一个巨大的缓存，在提高数据传输的效率的同时，又不会太大增加生产的成本，具有划时代的意义。
• 存储金字塔：距离CPU越近，效率越高，成本越高，容量越小。

(1) 硬件数据流动角度，在数据层面：

• CPU不和外设打交道，CPU只和内存打交道。–>所以数据要先加载到内存，才能被CPU执行。
• 外设的数据，不是直接给CPU的，而是先加载到内存。

(2)程序运行为什么要加载到内存？

• 因为冯诺依曼体系结构规定了这么做。

• 程序=代码+数据。 程序的”数据“要想被执行都要被CPU访问。

• 程序没有被加载到内存的时候在外设（磁盘）里。

• CPU只能和内存打交道，从内存中读取代码和数据，不能直接访问外设。

• 所以程序要想运行必须加载到内存。

二、操作系统(Operator System)

• 操作系统是一款对软硬件资源管理的软件。
• 操作系统的内核：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）

(1) Why 要有操作系统？

• 与软硬件交互，对下：要对软硬件资源进行管理（手段），对上：要为用户提供一个良好的（稳定的，安全的，高效的）运行环境（目的）。（以人为本）
• OS是层状划分的结构，对上要为用户提供良好的运行环境，对下要管理好软硬件。
• 用户——用户操作接口——system call(系统调用接口)——操作系统——驱动程序——底层硬件。
• 任何想要访问硬件的程序，都必须要经过操作系统。

(2)如何理解 “管理” ？

• 管理是对数据的管理。

• 先描述，在组织。

• 计算机管理硬件：

  1. 先描述起来：用struct 结构体。
  2. 在组织起来：用链表或其他高效的数据结构。（容器的本质就是数据结构，将数据高效的组织起来。）