【Linux】冯·诺依曼体系结构
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目录
🐼前言
🐼什么是冯·诺依曼体系结构？？
🐼为什么要有冯·诺依曼体系结构？？
🐼冯·诺依曼体系结构给我们带来了什么？？
🐼我发消息是怎么让对方接收的？？
🐼总结
🐼前言
为了更全面的认识操作系统的体系结构，本篇文章将从底层硬件出发，带大家粗略认识冯诺依曼结构，这对于我们后面学习Linux内核，操作系统具有极其重要的作用。下面，我们带着这三个问题，冯诺依曼体系结构是什么？为什么要有冯诺依曼体系结构？冯诺依曼体系结构给我们带来了什么？
🐼什么是冯·诺依曼体系结构？？
冯诺依曼体系结构如上图，由5大部分组成。我们把运算器和控制器粗略归纳为中央处理器。
一一介绍这5大结构:
输入结构:包括键盘，话筒，摄像头，磁盘，网卡，音频...
存储器:注意这里的存储器就指的是内存！！！
CPU运算器:逻辑运算，算数运算。
CPU控制器:逻辑，代码控制
输出设备:显示屏，磁盘，网卡...
这一套体系，让我们能够从输入数据-存储器存储-CPU处理-交给存储器-输出给我们。
当然，这么说肯定太泛型了。我们下面具体来认识一下:
🐼为什么要有冯·诺依曼体系结构？？
在早期计算机世界，采用临时存储方式，运算器是核心，导致存储空间有限且程序无法存储，运行速度慢。正是由于计算机运行速率太慢，但是市场对于计算机的需求又太强烈，冯诺依曼基于计算机的逻辑架构，设计冯诺依曼体系架构。当然，这样说也太官方了。说白了，就是效率太低所以才有了冯诺依曼体系。那我们看看凭什么冯诺依曼体系效率高？？？
不管我们之前写的c/c++程序，所编译成的二进制可执行程序，他本质上不就是在磁盘(硬盘)上的一个文件吗，既然是一个文件，那么就不能直接执行，必须要先加载到内存！
那为什么不能直接执行，为什么要先加载到内存？？？
因为这是冯诺依曼体系结构决定的。由于cpu运行速率太快了，而磁盘这些硬件的运行速率远远不如cpu,那么我们如果直接让cpu直接与外设(硬盘，光盘)打交道，那不就是相当于我们的CPU干完活要"等"吗！！！既然CPU要等，那不就直接影响到了计算机的运行速率！！！就像木桶效应，盛的水多少具体取决于最短的板子！既然CPU受到了别人的影响，那自然计算机效率就降低了。
如图是计算机运行速率金字塔。
如果将硬盘上的程序预先加载到内存，而cpu直接与加载到的内存的数据打交道，计算机整体速率就会增快 ！！！也就是，CPU不要让它等待，我们计算机的运行速率才会整体提升！
也就是冯诺依曼体系决定了，CPU在数据层面，不直接和外设打交道，而是让内存做一个"中间人"。外设也不直接与CPU打交道，而是和内存打交道！这样，数据流动的效率高了，计算机整体的效率就高了。所以，计算机的速率，就是以内存的效率为准。
而我们又知道，数据的流动，本质就是数据的拷贝。不就是将硬盘的数据拷贝到了内存，再将内存的数据拷贝到了CPU，CPU处理完，再拷贝给内存，所以，计算机的执行速率，本质上是设备间拷贝的效率
那我们就知道了。冯诺依曼体系结构就是让我们的计算机能够在逻辑上合理执行！执行速率更快！
🐼冯·诺依曼体系结构给我们带来了什么？？
首先，毋庸置疑冯诺依曼体系让计算机执行效率大大提高。我们继续观察这个计算机执行速率金字塔。
寄存器高速缓存等，执行速率快，但是内存小，所能储存的容量小。但是在之前，没有冯诺依曼体系结构，为了让计算机的执行效率增快，不得不堆这些价值昂贵的高速缓存，寄存器。但这让我们普通百姓使用不起计算机，而正是由于冯诺依曼体系结构的存在，让磁盘等存储效率很大，但是效率很慢的硬件，通过预先加载到内存，再让CPU执行，让我们计算机整体的效率并不差。让我们每个人都能有一台自已的计算机！让计算机更有"性价比"
让计算机流入了市场，互联网走进了我们家家户户每一个人。计算机所带来的极大效率，我们今天的社会才能发展的如此之快。
🐼我发消息是怎么让对方接收的？？
最后，我们再来思考一下，我们不管在微信上，还是qq上发消息，是如何让对方接收的？？？
小明不管是发消息，还是打视频，发文件，通过该过程，将数据"发给"小张，其过程都是如此！
本质上就是两台冯诺依曼结构在“通讯”。
那我们现在能理解发消息的"发"了嘛，这里的"发"只是我们凭空想象的，只不过是将小明从键盘文件上读取的数据，通过一系列之间的拷贝，拷贝到了小张的电脑的显示屏文件！！！
🐼总结
我们认识了冯诺依曼体系结构，也懂得了计算机在每一秒都没有"闲着"，一直在给我们工作。程序和数据以二进制形式存储在同一个存储器中，CPU按顺序从存储器中读取指令并执行。
这对于后续我们的学习非常重要！
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