冯诺依曼体系结构+操作系统

news/2024/5/28 4:13:55/

目录

冯诺依曼体系结构

基本概念

基本原理 

操作系统 

 基本概念

设计OS的目的 

管理的本质

管理的方法

系统调用和库函数 


 

冯诺依曼体系结构

基本概念

冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。 ... 数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则,即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。

我们所认识的计算机,大部分都遵循着冯诺依曼体系结构。 

  • 输入设备:输入数据,常见的有键盘,磁盘
  • 输出设备:输出数据,常见的有显示屏,打印机
  • 存储器:记忆程序和数据,例如内存
  • 运算器: 数据加工处理
  • 控制器:控制程序执行

其中运算器和控制器又称为中央处理器,简称cpu。

基本原理 

冯诺伊曼体系如何进行工作的呢?

由输入设备输入数据,然后加载到内存中,cpu对数据进行加工处理,处理完毕后加载到内存,再由内存传递给输出设备。 

我们可以发现,在数据层面,cpu只和内存直接关联,从内存中读取数据。

而输入设备和输出设备也是直接写入内存和从内存中读取数据。

总而言之:在数据层面,一切设备只和内存打交道。

下面以qq发送消息实例演示:

 

 

操作系统 

 基本概念

操作系统是一个基本的程序集合,简称OS。

主要包含:内核(进程管理,内存管理,文件管理,驱动管理)

                  其他程序(函数库,shell程序等)

 

设计OS的目的 

对下:管理软硬件资源

对上:为用户提供良好,稳定的运行环境。

概括来说就是OS通过管理好软硬件资源来为用户提供良好的运行环境。

那么,操作系统是如何对软硬件资源进行管理的呢?

管理的本质

 我们以学校管理举例:

学校管理者为校长,校长要了解某些同学的成绩,他会通过你的辅导员获得你的信息,然后通过这些信息去对你进行嘉奖或惩罚决策,传递给辅导员,由辅导员执行。

在这个管理过程中,校长并没有与被管理的学生直接打交道,而是通过辅导员获得学生信息,再由信息进行进行决策管理。

与校长直接关联的是学生的信息,也就是数据。

所以,以此我们可以得出结论:管理的本质是对”数据“做管理。

管理的方法

 现在校长手里有了一大堆数据,如果他要选出成绩前10名发放奖学金,他怎么做到呢?

 难道是从一大堆学生信息一个一个看吗?这样效率极低。

 我们知道,每个学生的属性是一样的,都有成绩,姓名,班级,学号等等。

 因此校长可以将每个数据描述成一个结构体,每个结构体内部存储着学生的成绩和相关信息,然后利用双链表形式将数据组织起来。

这样对于学生的操作,就变成了对链表的增删查改,极大提高了效率。

总结:操作系统如何对数据管理呢?

先描述,再组织。 

操作系统先将数据用结构体描述起来,结构体内存储着数据的属性信息,然后用相关数据结构将结构体组织起来,化对数据的管理操作为对相关数据结构的增删查改。

 

系统调用和库函数 

 操作系统为了保持良好运行环境,它是不信任任何用户的。

 但是,它又必须为用户提供服务,因此,它会暴露部分接口,也就是系统调用接口,用户可   以通过系统调用接口完成开发等工作,这就是系统调用。

 但是系统调用功能比较基础,对用户要求也很高,因此,大佬将部分系统调用进行封装,形

 库函数,有了库,用户就不必跟系统调用直接打交道了,使用库函数即可,极大提高了效   率,又降低了学习成本。

 

 


http://www.ppmy.cn/news/47666.html

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