网站在什么地方设关键词,北京名片设计制作,如果建设管理运营一个网站,坦克大战网站开发课程设计报告【Linux进程篇】冯诺依曼体系 目录 【Linux进程篇】冯诺依曼体系冯诺依曼体系结构#xff08;1/3内容 #xff09;操作系统(Operator System)概念设计OS的目的定位如何理解“管理”总结系统调用和库函数的概念 作者#xff1a;爱写代码的刚子 时间#xff1a;2023.7.28 前言…【Linux进程篇】冯诺依曼体系 目录 【Linux进程篇】冯诺依曼体系冯诺依曼体系结构1/3内容 操作系统(Operator System)概念设计OS的目的定位如何理解“管理”总结系统调用和库函数的概念 作者爱写代码的刚子 时间2023.7.28 前言本篇博客主要介绍Linux中进程概念之前的冯诺依曼体系深入了解系统编程。本篇博客将带你深入了解计算机的冯诺依曼体系。 注意我们在Linux上的编程叫做系统和网络编程是Linux接口上的所以Linux上的代码一般不能在VS上运行除非是纯C/C代码因为平台不一样
冯诺依曼体系结构1/3内容
当代的计算机基本是按照冯诺依曼体系构成的 计算机硬件组成五大单元 a. 存储器是什么就是内存。磁盘等外部存储的设备叫外存。 b.输入单元输入设备包括键盘摄像头鼠标话筒扫描仪写板磁盘网卡等. c.输出单元输出设备显示器播放器硬件打印机磁盘网卡等 输入输出设备都叫做外设有的设备既是输入设备又是输出设备 比如磁盘网卡等 d.运算器对输入的数据进行计算任务算数运算逻辑运算 e.控制器对我们的计算硬件流程进行一定的控制 中央处理器(CPU)含有运算器和控制器等还有很多寄存器
硬件和硬件之间并不是毫无章法地组合在一起 虽然它们都是一个个独立的个体但 硬件与硬件之间需要有协同的能力硬件和硬件之间需要组织好构建一个系统才能对外服务输出计算服务。
硬件如何进行连接
各个硬件单元必须用“线”链接起来总称为总线硬件之间用线链接 1.系统总线CPU和内存交互的线 2.IO总线内存和外设输入输出设备之间的线 有的线是暴露的有的线是集成在主板上的。
各个模块之间是如何协作的 在冯诺依曼体系中输入设备将数据交到存储器然后中央处理器在存储器中拿数据中央处理器不能直接从输入设备拿数据中央处理器再将数据交给存储器中央处理器不能直接将数据交给输出设备存储器再将数据交给输出设备。
存储金字塔存储是分级的 中央处理器能代替存储器直接处理输入输出设备的数据吗
不能因为中央处理器和外设速度代差太大了如果直接处理那速度就以输入输出设备的速度为主了。 所以内存起到了一个调和的作用速度适中存储大小适中适配硬件层面上CPU和外设之间的速度差有了内存整机的速度就以内存为主了。
但是可能有人会说这些动作不是串行的吗只要是串行即使有了内存速度也不会快多少吧
由于CPU的存储空间是有限的整个计算过程大概率是串行的但有了存储器不要以为输入设备将数据交给了存储器CPU才运算可能是输入设备它把数据已经预加载到存储器CPU在内存读取数据时该数据早已经全部加载到内存了
也就是说CPU的计算和加载同时运行这样就由串行变成并行通过对数据的加载调度可以保证各个硬件之间可以并行跑起来以上所有工作都是由操作系统来完成的所以我们可以将存储器看成硬件级别的缓存空间存储器内存在冯诺依曼体系中处于核心地位有了冯诺依曼体系以及存储器才让计算机价格变低使计算机得以普及。
一个程序要运行必须先加载到内存中运行为什么
因为CPU只在内存中拿数据而程序是在外设当中的注定了必须将数据从外设加载到内存然后才被计算机使用。这是由冯诺依曼体系规定的。所有的软件设计必须遵守对应的硬件结构硬件是整个计算机的下限和边界软件是上限和天花板硬件规定必须加载到内存软件也必须这么干
我们曾经写过的代码发现数据是可能被缓存起来的在哪里缓存
我们在缓存的时候一定是在内存中缓存缓存的本质就是按照冯诺依曼体系的正常写回流程把它写到了我们的存储器只不过我们没有将它进行刷新。
输入设备和CPU之间并不是完全没有交互在数据上不需要交互但是在信号控制上是需要交互的
有关冯诺依曼需要强调的地方 这里的存储器指的是内存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)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。 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(不考虑网络情况)
登录QQ软件将软件加载到内存将消息放到内存CPU将数据进行打包计算将数据包写回内存再把数据传给输出设备网卡、显示器。网卡作为输入设备接收信息信息传给内存CPU对数据进行计算将数据返回给内存内存将数据给输出设备
如果给对方发送文件输入设备为磁盘从磁盘上读取CPU内存为掉电易失性存储介质
操作系统(Operator System)
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)。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
计算机的层状结构
设计OS的目的
与硬件交互管理所有的软硬件资源为用户程序应用程序提供一个良好的执行环境
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
操作系统其实是一款进行硬件、软件管理的软件为用户提供一个良好稳定高效安全的运行环境后者是重点
如何理解“管理”
管理的例子描述被管理对象组织被管理对象
总结
计算机管理硬件
描述起来用struct结构体组织起来用链表或其他高效的数据结构
系统调用和库函数的概念
操作系统里面会有各种数据。但是操作系统不相信任何用户 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。 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有了库就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。 操作系统为了保证自己数据安全也为了保证给用户能够提供服务操作系统以接口的方式给用户提供调用的入口来获取操作系统内部的数据 接口是操作系统提供的用C语言实现的自己内部的函数调用。所有访问操作系统的行为都只能通过系统调用来完成
所以我们把基于系统接口上的开发叫做系统编程这也是我们之后的开发——基于系统接口之上。 冯诺依曼体系1/3的内容
