冯诺依曼体系结构

我们常见的计算机，大部分都遵守冯诺依曼体系结构

关于冯诺依曼的注意点

1.这里的存储器指的是内存

2.不考虑缓冲情况，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)

3.外设(输入或输出设备)要输入或者输出的数据，也只能写入内存或者从内存中读取。

4.综上所述，所有设备都只能直接和内存互动。

硬件部分：

a. 存储器

指的是内存，硬件级别的缓冲空间，在体系中为核心地位。

为什么要加一个存储器？

因为外设和中央处理器的速度代差太大了，如果去掉存储器，输入设备慢悠悠的输入，但是运算器却能非常快的完成计算，运算器运算完后直接交给输出设备，而输出设备却慢悠悠的输出，则CPU就只能等，则势必会拖慢计算机的速度。所以加入了存储器(内存)。

b.输入设备

鼠标，键盘，摄像头，麦克风，磁盘(文件的写入)，网卡(信息的接收)等

c.输出设备

显示器，扬声器，磁盘 (文件的保存),网卡(信息的发送)等

d.运算器

对输入的数据进行计算任务(算术运算和逻辑运算)；

e.控制器

对我们的计算硬件流程进行一定的控制

运算器+控制器=中央处理器(CPU)

上面这些都是一个个独立的个体，设备和设备之间必须用"线"连接起来，这些"线"分为 1. 系统总线 2. IO总线

存储金字塔

1.距离CPU越远的设备，他所对应的容量会越来越大，效率会越来越低

2.存储是分级的，

软件部分：

一个程序要运行，必须得先加载到内存中运行。为什么？

程序的代码和数据必须由中央处理器运算，而想要中央处理器处理数据，程序必须在内存中运行，因为中央处理器只从运存中读取数据。所以必须把程序从外设记载到内存中。冯诺依曼体系结构规定！

操作系统

操作系统是一款进行管理的软件。

管理的中的为什么，是什么，怎么办。 

概念

任何操作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，操作系统还包括：

1.内核(进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理)

2.其他程序(函数库，shell程序等)

设计OS的目的 (为什么)

1.与硬件交互，管理所有的软硬件资源，操作系统帮助用户管理好下面的软硬件资源。

2.为用户程序(应用程序)提供一个良好的执行环境。

操作系统通过管理好下面的软硬件资源，为用户提供一个良好的操作环境。

所有访问操作系统的行为，都只能通过系统调用完成。

如何管理好底层的软件资源?(怎么做)

1.管理者和被管理者是不需要见面的

2.管理者在不见被管理者的情况下，如何做好的管理呢？只要能够得到管理信息，就可以在未来进行管理决策。——管理的本质：是通过对数据的管理，达到对人的管理。

3.管理者和被管理者都不见面，如何拿到对应的数据呢？

在操作系统中是先描述再组织的，管理任何对象，最终都可以转化成对某种数据结构的增删查改

定位

1.在整个计算机硬件架构中，操作系统的定位是：一款纯正的"搞管理"的软件。

系统调用和库函数概念

1.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，这部分有操作系统提供接口，叫做系统调用。

2.系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对比较高，所以，有些开发者可以对部分系统调用进行适当封装，从而形成了库，有了库就很有利于上层用户或者开发者进行二次开发。

进程

基本概念

一个已经加载到内存中的程序，就叫进程。

正在运行的程序叫做进程。

描述进程-PCB

任何一个进程，在加载到内存的时候，形成真正的进程时，操作系统要先创建描述进程的结构体对象 ——PCB(进程控制块)。描述进程的PCB结构体和该进程对应的代码和数据合起来叫进程PCB是由操作系统自己维护，代码和数据由程序员维护。

进程=内核PCB数据结构对象(描述你这个进程的所有的属性值)+你自己的代码和数据

task_struct

概念

在linux中描述进程的结构体叫做task_struct。

task_struct是linux内核的一种数据结构，他会被装载到RAM里并且包含着进程信息。

内容分类

1.标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
2.状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
3.优先级: 相对于其他进程的优先级。
4.程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
5.内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
6.上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据[休学例子，要加图CPU，寄存器]。
7.I／O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／O设备和被进程使用的文件列表。
8.记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等。

Linux内核中，最基本的组织进程task_struct的方式，采用双向链表组织。

组织进程

可以在内核源代码里找到它。所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里。