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導(dǎo)讀
??專欄導(dǎo)讀
??馮·諾依曼
??馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)
??木桶效應(yīng)
??操作系統(tǒng)(Operator System)
??概念
??設(shè)計(jì)OS的目的
??系統(tǒng)調(diào)用和庫(kù)函數(shù)概念?
導(dǎo)讀
六一兒童節(jié)快到了，提前祝大家六一兒童節(jié)快樂哦?。?！
六一兒童節(jié)的即將來(lái)到，祝愿我家寶??，愿你童心未泯，無(wú)憂無(wú)慮；童真相伴，快樂每天；童言無(wú)忌，不要束縛；童話生活，時(shí)刻甜蜜；童年依在，幸福永遠(yuǎn)。祝兒童節(jié)快樂！
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??專欄導(dǎo)讀
??作者簡(jiǎn)介：日出等日落，在讀本科生一枚，致力于 C/C++、Linux 學(xué)習(xí)。
??本文收錄于 Linux系列，本專欄主要內(nèi)容為 C++ 初階、C++ 進(jìn)階、STL?詳解等，持續(xù)更新！
??相關(guān)專欄推薦：C語(yǔ)言系列 、Linux系列 、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法
??馮·諾依曼
計(jì)算機(jī)的世界有兩尊大神，一位是馮·諾依曼，另一位是阿蘭·圖靈。
??馮·諾依曼
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約翰·馮·諾依曼（John von Neumann）是一位著名的數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、物理學(xué)家，是20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一。他還是是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一，被后人稱為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”、“博弈論之父”。馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)便是它的經(jīng)典理論，從我們經(jīng)常所能見到的計(jì)算機(jī)到當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)都采用的是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。所以馮諾依曼是當(dāng)之無(wú)愧的數(shù)字計(jì)算機(jī)之父。
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??阿蘭·圖靈
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艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing），英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家，被稱為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父，人工智能之父。圖靈對(duì)于人工智能的發(fā)展有諸多貢獻(xiàn)，提出了一種用于判定機(jī)器是否具有智能的試驗(yàn)方法，即著名的圖靈試驗(yàn)，每年都有試驗(yàn)的比賽。此外，圖靈提出的著名的圖靈機(jī)模型為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯工作方式奠定了基礎(chǔ)。
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??馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)
我們常見的計(jì)算機(jī)，如筆記本。我們不常見的計(jì)算機(jī)，如服務(wù)器，大部分都遵守馮諾依曼體系。、
- 截至目前，我們所認(rèn)識(shí)的計(jì)算機(jī)，都是有一個(gè)個(gè)的硬件組件組成
- 輸入設(shè)備：鍵盤、話筒、攝像頭、網(wǎng)卡、磁盤
- 輸出設(shè)備：顯示器、磁盤、網(wǎng)卡、聲卡音響
- 外設(shè)一般都會(huì)比較慢一些，以磁盤為例
- 內(nèi)存還不是最快的，CPU最快
注：
磁盤并不等同于內(nèi)存；輸入設(shè)備于輸出設(shè)備都叫作外設(shè)；在數(shù)據(jù)層面，CPU不直接與外設(shè)溝通，而至于內(nèi)存打交道；外設(shè)也只會(huì)與內(nèi)存進(jìn)行溝通；
?那我們?yōu)槭裁催€需要內(nèi)存呢？
因?yàn)橥庠O(shè)較慢，CPU很快，但是整體的效率以外設(shè)的速度為準(zhǔn)，這樣就不太合適，為了解決這個(gè)問題，就出現(xiàn)內(nèi)存。
??內(nèi)存的存在就可以大大緩解外設(shè)的效率低的問題，內(nèi)存的存在可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)加載，CPU以后在進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)候，根本不需要訪問外設(shè)，只要訪問內(nèi)存就可以了
??木桶效應(yīng)
對(duì)于像【磁盤】這種外設(shè)來(lái)說雖然它有著大容量的內(nèi)存，但是讀寫速度卻非常慢，機(jī)械硬盤讀寫速度平均60---80M每秒；固態(tài)硬盤不同品牌型號(hào)之間,平均大約在150---300M每秒
但是對(duì)CPU來(lái)說，也就我們上面說到過的運(yùn)算器 + 控制器，它的運(yùn)算速度比磁盤不知道要快出多少倍了。一個(gè)寫入很慢，一個(gè)讀入很快，真的可以兼容嗎？
大家應(yīng)該都聽過木桶效益
什么是木桶效應(yīng)呢？一桶水最多能裝多少水，并不是看竹板中最長(zhǎng)的那個(gè)，而是取決于最短的那塊板。
同理，計(jì)算機(jī)一直追求的是極致的計(jì)算速度。我們知道CPU的計(jì)算速度是非?？斓?，但是計(jì)算機(jī)的速度并不能由CPU決定。
CPU的計(jì)算速度飛快，但是如果數(shù)據(jù)的供應(yīng)跟不上，那么CPU只能說是徒有一身本領(lǐng)卻無(wú)處施展。我們要知道，外設(shè)（以磁盤為例）的訪問速度是非常慢的，因而，盡管磁盤的容量非常大，例如幾G或幾百G的硬盤也就幾十塊錢。如果CPU直接從磁盤讀取數(shù)據(jù)，那么它們整體的速度就會(huì)很慢。
CPU ——?納秒（ns） 內(nèi)存 ——?微秒（us） 外設(shè) ——?毫秒（ms）
我們可以知道CPU和外設(shè)差距是非常大的，因此我們需要內(nèi)存這個(gè)東西來(lái)進(jìn)行過渡
我們可能聽說過一個(gè)概念——一個(gè)程序在運(yùn)行前都會(huì)先加載到內(nèi)存中，為什么呢？?jī)?nèi)存相對(duì)于磁盤來(lái)說讀取速度非常的快，所以有了內(nèi)存的存在，我們可以將要讀與的程序預(yù)加載到內(nèi)存中，因?yàn)閮?nèi)存的讀取速度非?？?，所以CPU直接從內(nèi)存中拿數(shù)據(jù)就好了。
因?yàn)閮?nèi)存的讀取速度很快，所以價(jià)格較為昂貴。盡管它能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)很少，但卻非常的重要。
- 在數(shù)據(jù)層面，CPU不直接與外設(shè)溝通，而至于內(nèi)存打交道。
??操作系統(tǒng)(Operator System)
??概念
任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都包含一個(gè)基本的程序集合，稱為操作系統(tǒng)(OS)?；\統(tǒng)的理解，操作系統(tǒng)包括：
- 內(nèi)核（進(jìn)程管理，內(nèi)存管理，文件管理，驅(qū)動(dòng)管理）
- 其他程序（例如函數(shù)庫(kù)，shell程序等等）
?他是一款進(jìn)行軟硬件資源管理的軟件
??設(shè)計(jì)OS的目的
- 與硬件交互，管理所有的軟硬件資源
- 為用戶程序（應(yīng)用程序）提供一個(gè)良好的執(zhí)行環(huán)境
??如何理解 "管理"
就像校長(zhǎng)管理學(xué)生，先對(duì)每個(gè)學(xué)生對(duì)象都先作描述，在意某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將學(xué)生對(duì)象的信息保存起來(lái)。
例如：
當(dāng)校長(zhǎng)想要開除某個(gè)學(xué)生時(shí)，他并不會(huì)直接找到學(xué)生本人說“你現(xiàn)在被開除啦，趕緊回家去吧！”，而是刪除了該學(xué)生信息所對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)，然后將通知該學(xué)生的任務(wù)下達(dá)給輔導(dǎo)員。
輔導(dǎo)員也不會(huì)問為什么，你給我任務(wù)，我就執(zhí)行。于是輔導(dǎo)員便找到學(xué)生并通知他，你被開除了。
操作系統(tǒng)扮演的角色就如同校長(zhǎng)，它只負(fù)責(zé)作決策。而決策由誰(shuí)來(lái)執(zhí)行呢？
答案是硬件驅(qū)動(dòng)，如同輔導(dǎo)員，所以硬件驅(qū)動(dòng)的角色是一位決策執(zhí)行者。而軟硬件資源就如同學(xué)生，是被管理者。
管理者和被管理者，是不需要直接溝通的！
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?管理者和被管理者都沒有直接溝通，他如何管理我呢？
??管理的本質(zhì)：對(duì)被管理對(duì)象的數(shù)據(jù)做管理?。?！
那么管理者是如何拿到被管理者的數(shù)據(jù)呢？
管理的本質(zhì)：先描述，再組織
我們可以把學(xué)生理解為硬件（軟件也可以），校長(zhǎng)就是操作系統(tǒng)，輔導(dǎo)員就為硬件驅(qū)動(dòng)
??總結(jié)
計(jì)算機(jī)管理硬件
先描述再組織
??系統(tǒng)調(diào)用和庫(kù)函數(shù)概念?
?系統(tǒng)調(diào)用
- 在開發(fā)角度，操作系統(tǒng)對(duì)外會(huì)表現(xiàn)為一個(gè)整體，但是會(huì)暴露自己的部分接口，供上層開發(fā)使用，這部分由操作系統(tǒng)提供的接口，叫做系統(tǒng)調(diào)用。
那么我們之前有沒有使用過系統(tǒng)調(diào)用呢？答案是肯定是有的。當(dāng)我們寫下printf("hello world")這樣的代碼，運(yùn)行起來(lái)之后就會(huì)在屏幕上顯示hello world的字符。其實(shí)你以為你寫下這句代碼，計(jì)算機(jī)就會(huì)在屏幕上打印內(nèi)容是你的功勞，但其實(shí)，這是編譯器在底層做了系統(tǒng)調(diào)用，你確實(shí)沒有直接使用系統(tǒng)調(diào)用，因?yàn)檫@是編譯器幫你完成的。
?庫(kù)函數(shù)
- 系統(tǒng)調(diào)用在使用上，功能比較基礎(chǔ)，對(duì)用戶的要求相對(duì)也比較高，所以，有心的開發(fā)者可以對(duì)部分系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行適度封裝，從而形成庫(kù)，有了庫(kù)，就很有利于更上層用戶或者開發(fā)者進(jìn)行二次開發(fā)。
我們對(duì)庫(kù)已經(jīng)不是第一次認(rèn)識(shí)了，C語(yǔ)言、C++等語(yǔ)言都有自己的庫(kù)。庫(kù)就是對(duì)具有某些相似功能的函數(shù)作封裝方便用戶直接調(diào)用，從而提高開發(fā)的效率。文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-464097.html
文章的最后，祝大家六一快來(lái)哦！??！
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