计算机 网站开发 文章,网站换稳定服务器,厦门加盟网站建设,北京软件开发公司排Linux学习笔记---005 Linux冯诺依曼体系结构理解1、冯诺依曼体系结构1.1、冯诺依曼体系结构1.2、硬件层面1.3、数据层面1.4、那么冯诺依曼体系能干什么呢#xff1f; 2、操作系统(Operastor System)2.1、概念2.2、操作系统层的核心功能 3、进程的初步理解 Linux冯诺依曼体系结… Linux学习笔记---005 Linux冯诺依曼体系结构理解1、冯诺依曼体系结构1.1、冯诺依曼体系结构1.2、硬件层面1.3、数据层面1.4、那么冯诺依曼体系能干什么呢 2、操作系统(Operastor System)2.1、概念2.2、操作系统层的核心功能 3、进程的初步理解 Linux冯诺依曼体系结构理解
前言 前篇开始进行了解学习Linux的基础知识这篇介绍开始学习LInux的进程概念、冯诺依曼和操作系统的激烈等相关内容深入地了解这个强大的开源操作系统。 /知识点汇总/
1、冯诺依曼体系结构
前言 冯诺依曼体系结构也称为普林斯顿结构是计算机系统设计的基本概念之一。 我们常见的计算机如笔记本。我们不常见的计算机如服务器大部分都遵守冯诺依曼体系。 截至目前我们所认识的计算机都是有一个个的硬件组件组成。 输入单元包括键盘, 鼠标扫描仪, 写字板等 中央处理器(CPU)含有运算器和控制器等 输出单元显示器打印机等
关于冯诺依曼必须强调几点 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。
1.1、冯诺依曼体系结构
1.输入设备包括键盘, 鼠标扫描仪, 写字板等 2.输出设备显示器、声卡、网卡… 3.存储器内存 4.中央处理器(运算器控制器)提供计算和指令控制
1.2、硬件层面
1.硬件设备都有电路连接(主板电路)相互连接。 2.数据是在计算机体系结构中是进行流动的设备间的数据流动数据处理加工等本质是从一个设备到另一个设备的“拷贝”。 3.其次中央处理器的运算是很快的那么设备间数据的传输效率的快慢就决定了计算机整个体系的基本效率。
然后计算机的效率问题就追究于那部分的设备导致数据的拷贝效率低拖后腿 1.存储金字塔距离CPU越近(寄存器)效率越高成本也高。 2.所以提出木桶原理从这个就角度出发可知CPU很多时候在等等待其它设备的工作。
那么为什么家庭电脑不统一使用最快的寄存器制造呢而是使用一个存储器内存来相对提高效率呢 答考虑成本、受众人群、性价比从而才能推动互联网等经济效益。性价比。
1.3、数据层面
在硬件数据流动角度在数据层面 1.CPU不和外设直接打交道CPU只和内存打交道 2.外设输入和输出的数据不是直接给CPU的而是先要放入内存中。
1.4、那么冯诺依曼体系能干什么呢
1.程序的运行为什么需要加载到内存中? 程序 代码 数据 — 程序的数据都要被CPU执行和访问
2.程序还没有被加载到内存时存储在哪里呢 磁盘等存储器
知识点 关键在于因为冯诺依曼体系结构规定CPU只会从内存中读取/处理“数据”。所以会先加载到内存。 另外那么数据会被加载到内存的哪里然后怎么继续处理都是交给了操作系统软件决定的不归硬件管理了。
在实际应用场景中两个人通过交友软件互相发送信息的场景中整个消息的数据流动过程是怎么样的 答本质是通过冯诺依曼体系。所以数据的流动硬件层面本质都是通过的冯诺依曼体系结构完成数据的“拷贝”。
2、操作系统(Operastor System)
2.1、概念
是一款软件是一款软硬件资源 管理 的软件。 广义的角度操作系统的内核 操作系统的外壳程序(用户自开发等应用软件给用户提供使用操作系统的方式) 狭义的角度只是操作系统的内核
2.2、操作系统层的核心功能
1.进程管理 1.进程管理是指操作系统对正在执行的程序实例的管理。 2.每个进程都有自己的地址空间、代码、数据和执行状态可以独立运行或与其他进程进行通信。 3.进程管理包括进程的创建、调度、同步与通信以及终止等操作。 4.操作系统根据用户的请求或系统的需要创建新进程并为其分配资源。 5.调度算法决定哪个进程可以占用CPU并执行目标是提高系统的吞吐量、响应时间和公平性。 6.为了保证数据的一致性和避免竞态条件操作系统提供同步机制和通信方式。 2.内存管理 1.内存管理涉及对计算机内存资源的分配、保护和共享。 2.操作系统需要确保每个程序都能获得足够的内存空间来执行同时防止程序之间的内存冲突。 3.内存管理通常包括内存的分配与回收、内存的保护与隔离以及内存的共享与交换等功能。 4.此外内存管理还涉及虚拟内存技术通过该技术操作系统可以将一部分硬盘空间作为内存使用从而扩展了系统的可用内存。 3.文件系统 1.文件系统是操作系统用于组织和管理存储设备如磁盘上的文件和数据的方法和数据结构。 2.它负责为文件分配存储空间、建立文件索引、维护文件属性以及提供文件访问接口。 3.文件系统使得用户可以方便地创建、读取、修改和删除文件同时还提供数据保护和恢复机制确保文件的安全性和完整性。 4.驱动管理 1.驱动管理涉及对计算机硬件设备的驱动程序的安装、配置和管理。 2.驱动程序是操作系统与硬件设备之间的接口它使得操作系统能够识别和控制硬件设备。 3.驱动管理包括驱动程序的加载与卸载、硬件设备的识别与配置以及设备错误的处理等功能。 4.通过有效的驱动管理操作系统可以确保硬件设备的正常运行提高系统的稳定性和性能。 但是操作系统不会直接与硬件进行访问和交互因为当硬件层面发生改变那么操作系统就得跟着改变。 所以在操作系统与硬件层之间还有一个由开发人员、厂商等开发的驱动层. 驱动层目的不是管理而是为每个硬件提供其与操作系统的驱动接口使得操作系统能访问硬件层。 最底层为硬件层组织的方式就是冯诺依曼体系结构有键盘、显示器、网卡、内存、磁盘…等硬件设备。
3、进程的初步理解
进程是操作系统中的一个核心概念它是对正在运行的程序的一个抽象描述。 简单来说进程是程序执行的一个实例它包含了程序执行所需的代码、数据和系统资源以及程序执行的状态信息。
以下是关于进程的一些初步理解 1.动态性进程是程序的一次执行过程它是动态的。与程序静态的、存储在磁盘上的指令和数据集合不同进程是程序在计算机上的一次运行活动。每次运行程序时都会创建一个新的进程。 2.独立性每个进程都有其独立的地址空间这意味着一个进程不能直接访问另一个进程的变量和数据结构。这种独立性确保了进程之间的隔离防止了不同进程之间的数据冲突。 3.并发性多个进程可以在操作系统中同时运行它们之间可以并发执行。操作系统通过时间片轮转、优先级调度等方式来管理这些并发进程确保它们能够公平地共享系统资源。 4.状态性进程具有多种状态如新建、就绪、运行、阻塞和终止等。这些状态描述了进程在其生命周期中的不同阶段。操作系统通过维护进程的状态信息来管理进程的执行。 5.资源分配进程是系统资源分配的基本单位。操作系统根据进程的需求为其分配CPU时间、内存空间、I/O设备等资源。进程通过系统调用与操作系统进行交互请求和释放资源。 6.通信与同步进程之间可以通过各种方式进行通信和同步如管道、消息队列、共享内存等。这些机制使得进程能够协同工作完成复杂的任务。 7.生命周期进程从创建开始经历运行、等待如I/O操作等状态最终因完成任务或发生错误而终止。在进程终止时操作系统会回收其占用的资源。 了解进程的概念和特性对于理解操作系统的运行原理、进行程序设计和系统调优等方面都非常重要。通过合理地管理进程操作系统可以确保系统的稳定性、安全性和性能。
