Linux操作系统基础

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计算机存储结构

冯.诺依曼结构

操作系统 

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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。

既然管理者可以对被管理者实现管理，在大学中，校长究竟是对学生的什么进行管理呢？其实本质上就是对学生自身的属性进行管理，学生的姓名，性别，年龄，成绩信息都是学生对应的属性，但是如果对这些属性进行单个管理是很难的，所以我们一般会采用结构体（类）的形式将学生的属性信息封装起来，然后供校长进行管理。

学校中的学生的信息是非常多的，所以一般情况下我们会把学生的结构体存储在一个数据结构中进行管理，一般情况下都是树形结构。

所以我们得出了一个结论:

操作系统要对资源进行管理时，要先获取资源的相关属性，然后将资源的属性封装在一个结构体里，然后对这些资源进行管理。

以上便是操作系统基础的大体介绍。 

本期内容到此结束^_^