Linux操作系统基础

计算机存储结构

冯.诺依曼结构

操作系统

在前几期我们学写了linux中常见的一些指令，本期我们将正式进行linux操作系统的学习。

计算机存储结构

要学习linux操作系统，我们就得先进行计算机存储结构的学习，要进行计算机存储结构的学习，我们就得先学习冯.诺依曼结构。

冯.诺依曼结构

讲述冯诺依曼结构之前，我们得先了解冯.诺依曼这个人。冯.诺依曼是谁，以下内容出自百度百科：

那么冯诺依曼结构又是怎样被提出的呢？

冯.诺依曼图示如下：

在冯诺依曼结构中，计算机由四部分组成：输入设备，输出设备，存储器，中央处理器。

输入设备：键盘，麦克风，摄像头，磁盘，网卡，显卡等都可以看做输入设备。

输出设备：显示器，磁盘，网卡，显卡等等都可以看做输出设备。

输入设备和输出设备我们统称为外设。

存储器：存储器图示如下：

总结：因为上层的存储器越靠近中央处理器，技术成本高所以价格相对比较昂贵，下层的技术成本低，所以价格相对便宜一点。

中央处理器（CPU）：由运算器和控制器组成，运算器主要完成各种计算，加减乘除，与或非等等，控制处理器主要处理中断等操作。

那么在冯诺依曼结构中，最重要的一个部分是什么呢？

因为计算机主要的处理操作其实主要就是CPU对数据的操作，对数据的操作肯定需要时间，既然牵扯到了时间，那么必然得去讨论效率。输入设备是可以处理数据的，我们完全可以直接将输入设备处理完之后的数据传给CPU，然后让CPU去做处理，那么为什么我们还要去要用存储器去处理数据呢？大家可以理解为这是一个木桶效应，输入设备对数据的处理效率是很低的，CPU对数据的处理效率是非常高的，但是计算机对数据的处理效率不是由最快的部分决定的，而是由最低的部分决定的，所以我们就引入了存储器，因为存储器对数据的处理效率是适中的。数据在体系机构中处理流程就是，数据由输入设备传入到存储器中，然后存储器将数据传给CPU,CPU将数据处理完之后又将数据传给存储器，最终存储器把数据刷新到输出设备上。所以问题的答案就出来了，冯诺依曼结构中，最重要的部分就是存储器。

操作系统

什么是操作系统，我们先给出定义：

操作系统：操作系统本身是一款软件。是一款专门针对软硬件资源进行管理的软件。

那么操作系统如何对软硬件资源进行管理呢？

大家想象这样一个场景，在日常生活中，无非就是两类人，管理者和被管理者。在大学，管理者就是校长，被管理者就是学生，一般情况下，管理者和被管理者时不会直接碰面的，在大学校长估计也就见两次，开学典礼和毕业典礼，额，我们学校中途换了校长，所以我可能就只见了一次校长。因为管理者和被管理者不会经常碰面，那么当校长下达决策时，学生是怎样知道的呢？此时就得有一个角色来执行管理者的决策，比如说校长下达了一个公告（决策），那么此时辅导员就负责将这个公告传达给学生（辅导员执行决策，学生被决策）。

所以，站在操作系统的角度也是一样的，操作系统就像是一个管理者，硬件资源就相当于是被管理者，操作系统和硬件资源是不会直接碰面的，那么此时操作系统如何来管理硬件呢，其实大家都听过这个东西，叫做驱动程序，每一个硬件资源都会有对应的驱动程序，当操作系统下达决策时，驱动程序就像是一个辅导员会执行对应的决策，进而完成操作系统对硬件资源的管理。到此，我们便解决了操作系统如何进行硬件资源的管理的问题。