苏州网站建设推广咨询平台百度正式员工工资待遇
目录
前言
一、冯诺依曼体系结构
1.基本讲解
2.关于内存的注意事项
3.CPU
4.程序运行必须加载到内存
二、操作系统
三、系统调用
1.银行与操作系统
2*.系统调用和库函数概念
四、用户操作接口
五、总结
前言
在进行讲解之前，我们先统揽全局
一、冯诺依曼体系结构
1.基本讲解
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。现代计算机发展所遵循的基本结构形式始终是冯·诺依曼机结构。
冯洛伊曼体系结构主要由输入设备、输出设备、存储器、运算器与控制器五部分构成：
（1）输入、输出设备统称外设。有的设备既是输入，又是输出设备。
输入设备： 鼠标、键盘、摄像头、网卡、话筒、磁盘......
输出设备：显示器、播放器硬件、磁盘、网卡......
（2）存储器一般指内存。
（3）其中运算器、控制器，再加上其他的一些寄存器统称为中央处理器 (CPU)；
它们都是独立个体，各硬件单元必须用“线”连接（系统总线、IO总线）。
2.关于内存的注意事项
1.内存掉电易失，只能用作临时存储；而磁盘是不带电存储的，可以用于永久存储
2.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)
3.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。
4.为了保证读取和写入速度，CPU只和内存打交道
一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。
3.CPU
1、CPU如何能够识别我们传递给它的数据和指令？
CPU内部有一套自己的指令集，它会把指令对应到指令集，然后完成相应的操作；
2、CPU需要的数据从哪里获取？
内存 (此处不考虑缓存)；
虽然我们的数据是存放在磁盘中的，但是由于磁盘读取与写入数据的速度太慢了，而磁盘的运算速度则是以毫秒甚至秒为单位；CPU如果直接从磁盘中读取和写入数据，会有大量的等待时间，所以为了提高计算机的整体效率，CPU只会向内存中读取和写入数据；内存再向磁盘中读取和写入数据；其中，内存向磁盘读取和写入数据就是IO的过程。
4.程序运行必须加载到内存
CPU需要从程序中读取数据，但是CPU只和内存打交道，而我们的程序是存储在磁盘中的。
举个例子：
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
操作系统是一个进行软硬件资源管理的软件。
它通过对下管理好各种软硬件资源，来对上为用户提供良好的 (安全、稳定、高效) 运行环境。
前者是管理手段，后者是管理目的。
笼统地理解操作系统：
内核 ：进程管理、文件系统、内存管理、驱动管理。
其他程序：例如函数库，shell程序等
三、系统调用
1.银行与操作系统
操作系统的理解可以以银行为例：银行需要对客户提供存取服务来进行资金管理，但是银行肯定不能让我们直接接触他们内部的“金库”，这是因为他们不信任我们。但是银行有需要和我们接触，怎么接触呢？留出“柜台窗口”。操作系统同理，它会给我们留出一系列系统接口，这些接口就叫做系统调用。
2*.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 由操作系统提供的接口，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。
四、用户操作接口
虽然操作系统为我们提供了各种系统调用接口让我们来访问软硬件，但系统调用接口在使用上功能比较基础，对用户的要求也相对较高，所以人们在系统调用接口的基础上开发出了用户操作接口，比如 Linux 下的外壳程序 shell，各种函数库 (C/C++等)、windows图形化界面。
用户通过这些操作接口进行指令操作、开发操作以及管理操作等；比如 Linux 下外壳程序 bash 提供的 ls，本质上是调用系统接口，将磁盘中文件信息写入到显示器；touch 本质是调用系统接口，在磁盘上创建文件；又比如 C语言的 scanf/printf 函数，底层都是调用系统调用接口从键盘读入数据/向显示器上打印数据。
五、总结
一方面，操作系统对所有软硬件资源进行管理，同时为用户提供访问软硬件资源的系统调用接口，由操作系统来完成资源的各种访问；另一方面，用户为了降低成本，使用各种用户操作接口来访问软硬件资源，用户操作接口的底层再来调用系统调用接口。所以说，操作系统将硬件、软件和用户有机联系了起来。
