由浅入深的了解进程(1)

1、冯诺依曼体系结构(硬件)

大多数常见的计算机，类似笔记本或者是台式电脑，包括不常见的计算机，类似服务器，大多遵循冯诺依曼体系。

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冯诺依曼体系结构是一个硬件体系的架构构成。 输入设备： 键盘，鼠标，摄像头，话筒，磁盘，网卡等 输出设备： 声卡，显示器，磁盘，网卡 中央处理器/CPU/芯片： 运算器，控制器 存储器： 内存 设备是互相连接的。 这些硬件都是通过线连接起来的，只有通过线，才能够实现其中之间的相互连接和联系。—通过主板进行连接。 数据信号： 数据在计算机里进行数据的流动，本质上是从一个设备到另一个设备(数据在不同设备上的互相拷贝)，所以就要求每一个设备要求数据具有保存的能力。 根据图上的显示，观察到数据信号的传输经过中央处理器，但是由于中央处理器的运算很快，所以几乎没消耗什么时间。所以！设备之间的拷贝效率的快慢就决定了整个计算机整机的基本效率。 内存金字塔

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距离CPU越近的存储单元，它的效率越高，但价格越贵。 所以既然是这样，那么为什么我们不直接在数据信号传输过程中不取消存储器，直接让输入设备到CPU，CPU直接到输出设备呢？因为输入设备的速度相对于CPU处理的速度就显得非常慢，两者之间的速度差非常大(木桶原理)，CPU得一直等着输入设备进行输入。 加上存储器之后，虽然在木桶原理中，最短的地方并没有加长，但是和以前就是完全不一样了，我们可以预先的在内存中加载大量的数据，CPU一直在运算。 这样的话，我们就能够不依靠输入输出设备来决定效率，反而是根据CPU来决定整体计算机的效率。 所以存储器也就类似于一个巨大的缓存，能够有效的提高计算机整体的效率。 之所以这么设计存储单元等级，也是为了能够为了让普通消费者能够用得起电脑，如果全部都是寄存器的话，那么电脑的价值将会完全不一样。只有能够普及的设备，才能够发展起来。 在硬件数据流动角度来看 1、CPU不直接和外设打交道，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，而是先存放在内存之中。 那我们知道这个能够干什么呢？能够解决问题并且知道原理。 1、程序运行为什么要加载到内存？ 程序= =代码+数据。代码和数据需要CPU访问。 程序没有被加载到内存的时候，在哪里？ 在磁盘上(外设输入设备)，二进制文件。 所以没有加载到内存的时候，CPU没有办法进行数据交换，换句话说也就是此时的CPU没有办法执行程序。 总结：由于冯诺依曼体系结构规定这么做的 2、相隔异地的好兄弟是怎么通过聊天软件进行相互的聊天呢？ 两台冯诺依曼结构的电脑通过一个相同的软件，利用输入设备写下想要发送的消息，通过存储器经过CPU处理之后，通过网卡(输出设备)，发送消息通过网络，发送给异地的兄弟，异地的兄弟通过他的网卡(输入设备)，接收到消息之后，再通过存储器在CPU处理下，再到显示器(输出设备)，显示在你兄弟的屏幕之上。这样的话，就实现了数据在异地之间的传输，能够让你和你的好兄弟一起在网上聊天。其中CPU概括一下，处理的包含了数据间的加密过程和解密过程。 这一过程是必不可少的，即使是再怎么样花哨的软件，都需要在这样的硬件上进行数据的流动问题。

2、操作系统(软件)

我们所有买的电脑不只是硬件，我们购买的还有软件的部分—最明显的例子就是操作系统。

2、1、概念

操作系统是一个什么东西呢？ 操作系统就是一个就行软硬件资源管理的软件。 广义操作系统：操作系统的内核+操作系统的外壳周边程序(给用户提供使用操作系统的方式) 狭义：操作系统的内核

2、2、结构示意图(简略版)

在最底下的就是冯诺依曼结构的硬件组装，再上一层是就是操作系统，其中包含进程管理，内存管理，文件系统，驱动程序等等。操作系统如果直接和硬件连接的话，会造成的问题就是，如果硬件的升级或者是改变，操作系统都需要改变，那这样的话会很麻烦。那么硬件的改变一定需要操作系统的改变吗？难道只有操作系统变了，硬件才能够改变吗？ 很显然当然不能够是啊，这样的话会严重阻碍硬件和软件之间的相互发展啊。所以在硬件和操作系统之间，还存在着驱动层，这就是解决问题的一个好办法。我们通过硬件的升级并且硬件的厂商直接提供代码，构建起硬件到操作系统驱动层之间的驱动层。这样就能够解决上述的不统一的问题，只要能够提供相对于的驱动层的驱动，我们的操作系统就能够实现硬件的管理。

称为体系结构的层状划分结构： 硬件->驱动层->操作系统(上面还有，但是现在是只介绍到这里)

就比如说，当我们把有线的鼠标插到电脑里面的时候，晃动鼠标的时候，其实一开始是不会有相对应的反应的(目前只有物理上的连接成功)，只有过了几秒之后，突然右下角跳出驱动安装成功的提示之后，鼠标才真的有用，这也就是计算机在安装相对应的硬件的驱动层。 操作系统内核简易图：

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所以为什么要有操作系统呢？ 正如一个学校，有很多种类的教室，每一个教室都有不同的用处，学校有很多保安，保安中也有一个保安队长。有很多的宿舍阿姨，也就有一个专门是宿舍阿姨的领队一样。也正如计算机一样，其中也存在着不同的硬件，不同的硬件也需要管理，所以计算机来说需要操作系统也是为了方便管理不同的硬件和软件(手段)，为了能够让用户拥有良好的运行环境。(目的)。 良好：稳定的，高效的，安全的

3、3、尝试理解操作系统

请关注下一篇文章“由浅入深的了解进程(2)”. 稍微削短一下文章的长度，希望读者能够关注我的同时，我减少一下一次性读取的难度，下面我将持续更新，直到进程能够完全讲清楚，讲完。