【Linux】操作系统及进程概念

大家好我是沐曦希💕

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一、冯诺依曼体系结构

我们常见的计算机，如笔记本。我们不常见的计算机，如服务器，大部分都遵守冯诺依曼体系。

计算机包含输入设备、输出设备、存储器、中央处理器(运算器+控制器)
至目前，我们所认识的计算机，都是有一个个的硬件组件组成。

输入设备：键盘、磁盘、网卡、鼠标、摄像头等
输出设备：显示器、磁盘、网卡、各种打印机等
存储器：内存（掉电易失）只能作为临时存储
运算器&&控制器：CPU

磁盘属于外存，具有永久性存储能力。
CPU作为计算机的核心，负责计算，速度最快，寄存器次之，内存在次之，而外设是较慢的。

但是CPU只能被动接受别人的指令和别人的数据，那么CPU必须先认识别人的指令(每个CPU被制作都有自己的指令集)，才能执行别人的指令，起到计算别人数据的目的。

上面说到CPU的速度很快，而外设的速度很慢，那么CPU直接从外设拿数据效率就降低了，所以数据是从外设加载到内存中的，然后CPU再从内存中读取数据，CPU处理完的数据再返回给内存(产生了缓存)，数据再从内存中加载到外设，这大大提高的数据的处理。

所以CPU再读取和写入时候，在数据层面只和内存打交道，为了整体效率。

内存从外设读取和写入数据的过程成为I/O过程(input/output)

对于冯诺依曼体系，我们应该注意：

这里的存储器指的是内存
在数据层面不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备)
CPU不和外设直接打交道，和内存直接打交道。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。
所有外设有数据需要载入，只能载入到内存中，内存写出也一定是写到外设中
简单来说，就是所有设备都只能直接和内存打交道，提高整机效率

所以程序的运行必须要加载到内存，CPU执行的代码访问数据，只能从内存中读取(这也是体系结构规定的)。

对冯诺依曼的理解，不能停留在概念上，要深入到对软件数据流理解上，请解释，从你登录上qq开始和某位朋友聊天开始，数据的流动过程。 从你打开窗口，开始给他发消息，到他的到消息之后的数据流动过程。如果是在qq上发送文件呢？

• 发送消息 --> 接受消息 的数据流动：A 的键盘 --> A的内存 --> A的CPU (加密) --> A的网卡 --> B的网卡 --> B的内存 --> B的CPU (解密) --> B的显示器；
• 发送文件 --> 接受文件 的数据流动：A 的磁盘 --> A的内存 --> A的CPU (加密) --> A的网卡 --> B的网卡 --> B的内存 --> B的CPU (解密) --> B的磁盘；

二、操作系统OS

• 是什么

操作系统是一个进行软硬件资源管理的软件，操作系统包含了进程管理，文件管理，内存管理，驱动管理。
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)。笼统的理解，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）

• 为什么

操作系统通过合理的管理软硬件资源(手段),为用户提供良好的，稳定的，高效的，安全的执行环境(目的)。

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

• 怎么办

1. 管理者不需要与被管理者直接交互，依旧能够很好的将被管理者管理起来

比如在学校学生是被管理者，校长是管理者。管理者不需要和被管理者直接交互，依旧能够把被管理者对象管理起来。