当前位置: 首页 > news >正文

【Linux】操作系统之冯诺依曼体系

图片名称
🎉博主首页: 有趣的中国人

🎉专栏首页: Linux

🎉其它专栏: C++初阶 | C++进阶 | 初阶数据结构

在这里插入图片描述

小伙伴们大家好,本片文章将会讲解 操作系统中 冯诺依曼体系 的相关内容。


如果看到最后您觉得这篇文章写得不错,有所收获,麻烦点赞👍、收藏🌟、留下评论📝。您的支持是我最大的动力,让我们一起努力,共同成长!

文章目录

  • `1. 冯诺依曼体系介绍`
    • ==<font color = blue><b>🎧1.1 冯诺依曼体系结构介绍🎧==
    • ==<font color = blue><b>🎧1.2 冯诺依曼体系结构示意图🎧==
  • `2. 为什么会出现冯诺依曼体系`
    • ==<font color = blue><b>🎧2.1 内存的特点🎧==
  • `3. 冯诺依曼体系的深度理解`



1. 冯诺依曼体系介绍


🎧1.1 冯诺依曼体系结构介绍🎧


冯·诺伊曼体系是 计算机体系结构的一种基本设计范式,以美国数学家兼计算机科学家约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann)的名字命名。该体系结构是20世纪40年代末和50年代初期发展起来的,并且至今仍然是现代计算机设计的基础之一。

冯·诺伊曼体系主要包括以下几个重要组成部分:

  1. 存储器(Memory):计算机内部用于存储数据和指令的地方。在冯·诺伊曼体系中,数据和指令都以二进制形式存储在存储器中,并且可以通过地址访问。
  2. 中央处理器(Central Processing Unit,CPU):负责执行计算机程序中的指令,并处理数据的部件。CPU包括 算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)负责执行算术和逻辑运算,以及 控制单元(Control Unit)负责控制指令的执行顺序。
  3. 输入输出设备(Input/Output Devices,I/O Devices):用于与计算机进行交互的外部设备,如键盘、鼠标、显示器、打印机等。输入输出设备通过输入输出接口(I/O Interface)与计算机连接。

🎧1.2 冯诺依曼体系结构示意图🎧


在这里插入图片描述

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:

  1. 这里的存储器指的是内存;
  2. 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);
  3. 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。
  4. 一句话,所有设备都只能直接和内存打交道。
  5. 这些条件都是为了保证计算机处理数据的效率。


2. 为什么会出现冯诺依曼体系


计算机就是为了解决问题而产生的,既然要解决问题,那么它就要接收相应数据,接收完数据,在计算机中进行一系列的算数与逻辑运算,然后再将数据通过输出设备进行输出,于是就有了以下的流程图:

在这里插入图片描述

但是相较于中央处理器(CPU)来说,外设(输入输出设备)的速度是非常慢的,于是,整个计算机的处理数据的速度就不是取决于CPU而是取决于外设了(根据木桶原理),下图是一个存储器层次结构全景图,表示了计算机中各种存储设备的处理数据的速度:

在这里插入图片描述


因此为了解决此问题,就不让外设直接和CPU进行交互,在中间加了内存:

在这里插入图片描述


🎧2.1 内存的特点🎧


内存处理数据的速度比外设要快上很多,但是比CPU又要慢,内存在外设和CPU中间起到了缓冲的作用。


现在这个体系的流程就是:

  1. 用户通过输入设备输入数据,数据会先存放到内存,
  2. CPU处理数据时就到内存中读取数据,处理完之后又放到内存中,
  3. 然后当输出设备需要时,再将内存中的数据输出到输出设备中。

那为什么加上内存计算机处理速度就会变快呢?

  1. 首先 内存是有容量大小的,所以他就有装在数据的能力
  2. CPU要访问数据时,内存会将CPU 要访问的数据以及它的周围的数据 从输入设备一同加载到内存中;
  3. 并且CPU 处理数据是可以和内存加载数据同时进行的,这样当下次CPU访问数据的时候就可以直接从内存中获取数据;
  4. 数据处理完成之后, CPU 将处理完的数据存储到内存中(一般存储在缓冲区中),当输出设备需要在内存中的数据时,就会冲刷缓冲区。
    • 这就是Linux中的fflush()函数强制冲刷缓冲区和缓冲区满了也要强制冲刷缓冲区的底层含义。


3. 冯诺依曼体系的深度理解


我们这里会举一个例子来理解冯诺依曼系统:

当用微信和朋友聊天时数据的流动过程:

我们这里只涉及两台电脑中的数据流动的过程,至于网络的相关内容先暂且不谈:

你自己的电脑:

  1. 首先你从键盘(输入设备)输入数据;
  2. 计算机将你输入的数据加载到内存中;
  3. CPU从内存中获取你输入的数据,然后进行相关的处理(加密类似的操作);
  4. CPU将处理完成的数据重新加载到内存中;
  5. 网卡这个输出设备需要从内存中获取CPU处理完的数据。

你朋友的电脑:

  1. 你朋友电脑上的网卡充当了输入设备,获取你发送的信息;
  2. 信息加载到内存中;
  3. CPU从内存中获取信息,进行处理(解密);
  4. CPU将处理完成的数据重新加载到内存中;
  5. 显示器充当了输出设备,从内存中获取CPU解密的相应信息,也就是你所发送的信息。

相关文章:

【Linux】操作系统之冯诺依曼体系

&#x1f389;博主首页&#xff1a; 有趣的中国人 &#x1f389;专栏首页&#xff1a; Linux &#x1f389;其它专栏&#xff1a; C初阶 | C进阶 | 初阶数据结构 小伙伴们大家好&#xff0c;本片文章将会讲解 操作系统中 冯诺依曼体系 的相关内容。 如果看到最后您觉得这篇文…...

c++ QT 实现QMediaPlayer播放音频显示音频级别指示器

文章目录 效果图概述代码总结 效果图 概述 QMediaPlayer就不介绍了&#xff0c;就提供了一个用于播放音频和视频的媒体播放器 QAudioProbe 它提供了一个探针&#xff0c;用于监控音频流。当音频流被捕获或播放时&#xff0c;QAudioProbe 可以接收到音频数据。这个类在需要访问…...

失之毫厘差之千里之load和loads

起源 最近在读pandas库的一些文档的时候&#xff0c;顺便也会将文档上的一些demo在编辑器中进行运行测试&#xff0c;其中在读到pandas处理Json数据这一节的时候&#xff0c;我还是像往常一样&#xff0c;将文档提供的demo写一遍&#xff0c;结果在运行的时候&#xff0c;直接…...

element ui在移动端的适配问题

element ui在移动端的适配问题 问题1&#xff1a; 给el-table表头添加背景色&#xff0c;使用以下代码 :header-row-style“{ background: ‘linear-gradient(90deg, #0079FA 0%, #00C7DD 100%)’ }” 在安卓手机上显示正常&#xff0c;在ios手机上显示背景色添加到每一个th中…...

堆排序详细理解

目录 一、前备知识 二、建堆 2.2.1 向上调整算法建堆 2.2.2 向下调整算法建堆 三、排序 3.1 常见问题 3.2 思路 3.3 源码 一、前备知识 详细图解请点击&#xff1a;二叉树的顺序实现-堆-CSDN博客 本文只附上向上/向下调整算法的源码 //交换 void Swap(int* p, int* …...

RK3588+FPGA+AI高性能边缘计算盒子,应用于视频分析、图像视觉等

搭载RK3588&#xff08;四核 A76四核 A55&#xff09;&#xff0c;CPU主频高达 2.4GHz &#xff0c;提供1MB L2 Cache 和 3MB L3 &#xff0c;Cache提供更强的 CPU运算能力&#xff0c;具备6T AI算力&#xff0c;可扩展至38T算力。 产品规格 系统主控CPURK3588&#xff0c;四核…...

07-操作元素(键盘和鼠标事件)

在前面的文章中重点介绍了一些元素的定位方法&#xff0c;定位到元素后&#xff0c;就需要操作元素了。本篇总结了web页面常用的一些操作元素方法&#xff0c;可以统称为行为事件。 一、简单操作 点击按钮&#xff08;鼠标左键&#xff09;&#xff1a;click()清空输入框&…...

3389,为了保障3389端口的安全,我们可以采取的措施

3389端口&#xff0c;作为远程桌面协议&#xff08;RDP&#xff09;的默认端口&#xff0c;广泛应用于Windows操作系统中&#xff0c;以实现远程管理和控制功能。然而&#xff0c;正因为其广泛使用&#xff0c;3389端口也成为许多潜在安全威胁的入口。因此&#xff0c;确保3389…...

Java集合【超详细】2 -- Map、可变参数、Collections类

文章目录 一、Map集合1.1 Map集合概述和特点【理解】1.2 Map集合的基本功能【应用】1.3 Map集合的获取功能【应用】1.4 Map集合的两种遍历方式 二、HashMap集合2.1 HashMap集合概述和特点【理解】2.2 HashMap的组成、构造函数2.3 put、查找方法2.4 HashMap集合应用案例【应用】…...

最佳 Mac 数据恢复:恢复 Mac 上已删除的文件

尝试过许多 Mac 数据恢复工具&#xff0c;但发现没有一款能达到宣传的效果&#xff1f;我们重点介绍最好的 Mac 数据恢复软件 没有 Mac 用户愿意担心数据丢失&#xff0c;但您永远不知道什么时候会发生这种情况。无论是意外删除 Mac 上的重要文件、不小心弄湿了 Mac、感染病毒…...

芋道系统,springboot+vue3+mysql实现地址的存储与显示

1.效果图 2.前端实现&#xff1a; <el-form-item label"地址" prop"entrepriseAddress"><el-cascaderv-model"formData.entrepriseAddress"size"large":options"region"/></el-form-item> //导入组件 im…...

【C++】C++11新特性:列表初始化、声明、新容器、右值引用、万能引用和完美转发

目录 一、列表初始化 1.1 { } 初始化 1.2 std::initializer_list 二、声明 2.1 auto 2.2 decltype 2.3 nullptr 三、新容器 四、右值引用和移动语义 4.1 左值和左值引用 4.2 右值和右值引用 4.3 左值引用与右值引用比较 4.4 右值引用使用场景和意义&#xff1a;移…...

【IB Protocal Serial--WQE】

IB Protocal Serial--WQE 1 Intro1.1 What1.2 IBA WQE 本系列文章介绍RDMA技术的具体实现–InfiniBand Protocal&#xff1b; Introduce the features, capalities,components, and elements of IBA. the principles of operation. 1 Intro 1.1 What 理解IB协议下面这三句话对…...

C++ 混合运算的类型转换

一 混合运算和隐式转换 257 整型2 浮点5 行吗&#xff1f;成吗&#xff1f;中不中&#xff1f; C 中允许相关的数据类型进行混合运算。 相关类型。 尽管在程序中的数据类型不同&#xff0c;但逻辑上进行这种运算是合理的相关类型在混合运算时会自动进行类型转换&#xff0c;再…...

线性时间选择

给定线性序集中n个元素和一个整数k&#xff0c;1≤k≤n&#xff0c;要求找出这n个元素中第k小的元素 #include<iostream> #include<cstdlib> #include<time.h> using namespace std; int a[100]; int Random(int left,int right) {srand(time(NULL));return …...

【对算法期中卷子的解析和反思】

一、程序阅读并回答问题&#xff08;共30分&#xff09; #include<cstdio>#include<cstring>#include<iostream>using namespace std;char chess[10][10];int sign[10];int n, k, ans;void dfs(int x, int k) { if (k 0){ans;return; } if (xk-1 >…...

sudo apt update sudo: apt: command not found

CentOS或RHEL&#xff08;Red Hat Enterprise Linux&#xff09;系统上&#xff0c;包管理器是yum或dnf&#xff0c;而不是apt。您可以使用yum或dnf来安装软件包。以下是如何在CentOS或RHEL上安装Git的详细步骤&#xff1a; 1. 使用yum安装Git 首先&#xff0c;更新软件包列表&…...

ios:文本框默认的copy、past改成中文复制粘贴

问题 ios 开发&#xff0c;对于输入框的一些默认文案展示&#xff0c;如复制粘贴是英文的&#xff0c;那么如何改为中文的呢 解决 按照路径找到这个文件 ios/项目/Info.plist&#xff0c;增加 <key>CFBundleAllowMixedLocalizations</key> <true/> <…...

Qt moc系统的黑魔法?

Qt的元对象系统&#xff08;Meta-Object System&#xff09;是Qt框架的核心功能之一&#xff0c;为C语言增加了一些动态特性&#xff0c;借助元对象系统Qt可以实现以下功能 信号与槽机制&#xff08;Signals and Slots&#xff09;运行时类型信息&#xff08;Run-Time Type In…...

MyBatis开发中常用总结

文章目录 常用MyBatis参数映射单个参数多个参数使用索引【不推荐】Param注解Map传参POJO【推荐】List数组 动态标签\<if>标签\<trim>标签\<where>标签\<set>标签\<foreach>标签 MyBatis查询一对一一对多 常用MyBatis参数映射 单个参数 XML中可…...

浅谈 React Hooks

React Hooks 是 React 16.8 引入的一组 API&#xff0c;用于在函数组件中使用 state 和其他 React 特性&#xff08;例如生命周期方法、context 等&#xff09;。Hooks 通过简洁的函数接口&#xff0c;解决了状态与 UI 的高度解耦&#xff0c;通过函数式编程范式实现更灵活 Rea…...

云启出海,智联未来|阿里云网络「企业出海」系列客户沙龙上海站圆满落地

借阿里云中企出海大会的东风&#xff0c;以**「云启出海&#xff0c;智联未来&#xff5c;打造安全可靠的出海云网络引擎」为主题的阿里云企业出海客户沙龙云网络&安全专场于5.28日下午在上海顺利举办&#xff0c;现场吸引了来自携程、小红书、米哈游、哔哩哔哩、波克城市、…...

相机Camera日志实例分析之二:相机Camx【专业模式开启直方图拍照】单帧流程日志详解

【关注我&#xff0c;后续持续新增专题博文&#xff0c;谢谢&#xff01;&#xff01;&#xff01;】 上一篇我们讲了&#xff1a; 这一篇我们开始讲&#xff1a; 目录 一、场景操作步骤 二、日志基础关键字分级如下 三、场景日志如下&#xff1a; 一、场景操作步骤 操作步…...

《Playwright:微软的自动化测试工具详解》

Playwright 简介:声明内容来自网络&#xff0c;将内容拼接整理出来的文档 Playwright 是微软开发的自动化测试工具&#xff0c;支持 Chrome、Firefox、Safari 等主流浏览器&#xff0c;提供多语言 API&#xff08;Python、JavaScript、Java、.NET&#xff09;。它的特点包括&a…...

Objective-C常用命名规范总结

【OC】常用命名规范总结 文章目录 【OC】常用命名规范总结1.类名&#xff08;Class Name)2.协议名&#xff08;Protocol Name)3.方法名&#xff08;Method Name)4.属性名&#xff08;Property Name&#xff09;5.局部变量/实例变量&#xff08;Local / Instance Variables&…...

ESP32读取DHT11温湿度数据

芯片&#xff1a;ESP32 环境&#xff1a;Arduino 一、安装DHT11传感器库 红框的库&#xff0c;别安装错了 二、代码 注意&#xff0c;DATA口要连接在D15上 #include "DHT.h" // 包含DHT库#define DHTPIN 15 // 定义DHT11数据引脚连接到ESP32的GPIO15 #define D…...

STM32标准库-DMA直接存储器存取

文章目录 一、DMA1.1简介1.2存储器映像1.3DMA框图1.4DMA基本结构1.5DMA请求1.6数据宽度与对齐1.7数据转运DMA1.8ADC扫描模式DMA 二、数据转运DMA2.1接线图2.2代码2.3相关API 一、DMA 1.1简介 DMA&#xff08;Direct Memory Access&#xff09;直接存储器存取 DMA可以提供外设…...

【项目实战】通过多模态+LangGraph实现PPT生成助手

PPT自动生成系统 基于LangGraph的PPT自动生成系统&#xff0c;可以将Markdown文档自动转换为PPT演示文稿。 功能特点 Markdown解析&#xff1a;自动解析Markdown文档结构PPT模板分析&#xff1a;分析PPT模板的布局和风格智能布局决策&#xff1a;匹配内容与合适的PPT布局自动…...

SpringBoot+uniapp 的 Champion 俱乐部微信小程序设计与实现,论文初版实现

摘要 本论文旨在设计并实现基于 SpringBoot 和 uniapp 的 Champion 俱乐部微信小程序&#xff0c;以满足俱乐部线上活动推广、会员管理、社交互动等需求。通过 SpringBoot 搭建后端服务&#xff0c;提供稳定高效的数据处理与业务逻辑支持&#xff1b;利用 uniapp 实现跨平台前…...

SpringCloudGateway 自定义局部过滤器

场景&#xff1a; 将所有请求转化为同一路径请求&#xff08;方便穿网配置&#xff09;在请求头内标识原来路径&#xff0c;然后在将请求分发给不同服务 AllToOneGatewayFilterFactory import lombok.Getter; import lombok.Setter; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; impor…...