目录1.冯诺依曼体系结构1.软件运行必须先加载程序运行之前在哪里可不可以没有存储器呢理解数据流动2.操作系统1》一个基本的程序集合称为操作系统(OS)2》设计OS的目的3》理解操作系统---先描述再组织----对任何“管理”场景进行建模所以计算机怎么管理硬件的1.冯诺依曼体系结构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。外设 外存输入设备键盘鼠标话筒摄像头...网卡磁盘把读写的动作称作IO |Input/Output---站在内存角度理解IO输出设备显示器磁盘。网卡打印机...CPU运算器控制器 中央处理器存储器内存磁盘外存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)(数据层面)• 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。1.软件运行必须先加载程序运行之前在哪里磁盘-文件为什么从磁盘加载到内存---体系结构规定CPU获取、写入只能从内存中来进行CPU执行我们的代码访问我们的数据Input---数据是从一个设备“拷贝”到另一个设备--体系结构的效率由设备的“拷贝”效率决定CPU在数据层面只和内存打交道外设只和内存打交道可不可以没有存储器呢离cpu越远的存储容量越大但是效率低存储分级那为什么不是用户在输入设备输入然后交给cpu计算再交给输出设备输出输入输出设备运算效率低与CPU处理相差量级会导致整个体结构的效率由外设来定(因为外设效率低)。那能不能都是寄存器---造价太高所以在计算机体结构里引入一个内存这样引入一个内存输入的放在存储器中然后cpu处理这样有了内存的存在对外设跟cpu速度不匹配进行了一定的适配就可以用较低的成本获得一个效率还可以的计算机所以当代计算机是性价比的产物芯片技术摩尔定理所以冯诺依曼体系结构的历史意义是构建互联网的必要条件有了网民才有互联网。整个计算机效率是由拷贝效率决定的越靠近cpu存储效率越高。理解数据流动两个在不同的两地通过网络进行交流你好是怎么进行的本质是两台冯诺依曼体系进行聊天打开软件就是将软件加载进内存在键盘输入设备输入之后流到软件也就是流到了存储器中要发送数据将你好经过运算器控制由CPU计算好写入内存再由存储器打到输出设备(网卡)网卡通过网络对面从输入设备从网络中拿到将读到的数据交给cpu交给存储器交给输出设备刷新到显示器上。软件本质还是处理存储器和cpu的关系。聊天本质是把数据从用户键盘经过体结构转发到对方显示器的工作发送文件本质是把文件所在自己的磁盘通过体结构拷贝到对面的磁盘上2.操作系统1》一个基本的程序集合称为操作系统(OS)操作系统是一款进行软硬件 管理 的软件操作系统包括• 内核进程管理内存管理⽂件管理驱动管理• 其他程序例如函数库shell程序等等安卓的底层是linux内核---安卓开发2》设计OS的目的硬件部分----冯诺依曼读取各种设备都有自己个性化的方式所以访问各种也要有自己的驱动程序。操作系统存在的意义• 对下与硬件交互管理所有的软硬件资源不是目的是手段• 对上为用户程序应⽤程序提供⼀个良好的执行环境目的1.软硬件体系结构层状结构高内聚低耦合比如笔记本硬件显卡磁盘内存什么的都是不同的厂商提供的体现高内存低耦合2.访问操作系统必须使用系统调用---其实就是函数只不过是系统提供的printf本质是你把你的数据写到了硬件显示器不可能绕过操作系统直接到硬件所以printf函数底层一定要封装系统调用然后通过操作系统对驱动进行访问访问并驱动交到硬件上3.我们的程序只要你判断出它访问了硬件那么它必须贯穿整个软硬件体系结构4.库可能在底层封装了系统调用我们平常的开发在用户开发操作3》理解操作系统核心功能在整个计算机软硬件架构中操作系统的定位是⼀款纯正的“搞管理”的软件事情1.决策 2.执行校长 管理者----决策权 操作系统辅导员 执行 驱动程序学生 被管理者 底层硬件1.要管理管理者和被管理者可以不需要见面2.管理者和被管理者怎么管理呢?--通过“数据”进行管理3.不需要见面如何得到数据---由中间层获取!校长1.0Excel表格 ----校长管理学生对execl表格的数据的管理excel表格姓名 性别 年龄 籍贯 紧急联系人 。。。。。也就是校长对人的管理转换为校长对数据的管理对数据做决策。然后发现人越来越多 本质就是增删查改校长2.0---程序员可以定义一个结构体struct stu{//姓名//年龄 ---- struct stu zhangsan{.....}//籍贯//.....}这个不就是相当于execl表格最上面一行的属性集吗但是每个数据都是独立的啊加入一个结构体指针struct stu *nextstruct stu{//姓名//年龄 ---- struct stu zhangsan{.....}//籍贯//.....struct stu *next}用next指针将节点学生连接起来所以这样就有一张学生链表stu_listt每一张链表里面都有学生的基本属性如果想找一个身高最高的同学就转化为了在链表中根据身高属性遍历链表找到最大值问题如果想找一个计算机分数最高的同学就转化为了在链表中根据C语言成绩找到最大值问题日常的校长管理学生的工作----对链表的增删查改建模的过程---先描述再组织----对任何“管理”场景进行建模所以计算机怎么管理硬件的计算机管理硬件:1. 描述起来用struct结构体2. 组织起来用链表或其他高效的数据结构建模的过程---先描述再组织---对任何“管理”场景进行建模操作系统管理硬件硬件名、硬件状态、其他的属性。操作系统在自己内部先描述再组织。把网卡、显卡、键盘、显示器等统一使用一项struct_device定义一个类类里面包含每种硬件的各种属性然后每一个设备对应一个struct_device对象管理起来就转换为了对硬件的增删查改操作系统对进程的管理同理对每个进程定义struct结构体对象然后把进程相关的属性放在结构体里里面添加属性用链接节点连起来转化成对链表的增删查改所以说任何管理工作都是---先描述再组织所以C为什么要给我们提供类、STL以及其他语言类解决的是先描述的问题STL就是各种算法各种容器容器是各种数据结构解决的是再组织的问题数据结构是把现实中进行管理所有的模型转化为结构化数据翻译成数据结构才能让计算机处理。本质都是对数据做管理---先描述再组织所以任何面向对象的语言都必须提供--类容器所以操作系统未来管理所有硬件也是先描述再组织操作系统是软硬件资源管理的软件操作系统是计算机系统中最基本的系统软件它负责管理和控制系统的硬件资源如 CPU、内存、磁盘、输入输出设备以及软件资源如进程、文件、网络连接并为用户和应用程序提供统一的接口和服务。更具体地说资源管理操作系统以高效、公平、安全的方式分配 CPU 时间、内存空间、外设访问权限等。硬件抽象隐藏底层硬件的差异为上层应用提供统一的 API如文件读写、网络通信。软件管理负责程序的加载、运行、终止以及进程间的通信与同步。今天我们进程的学习就到此结束期待我们下次再见