文章目录
- 前言
- 一、冯洛伊曼体系结构
- 二、操作系统 (OS)
-
- 1、什么是操作系统
- 2、为什么要有操作系统
- 3、操作系统如何进行管理
- 三、系统调用与用户操作接口
-
- 1、系统调用接口
- 2、用户操作接口
- 四、计算机的软硬件体系结构
前言
本文意在对计算机的软硬件体系结构进行梳理，包括计算机体系结构，什么是操作系统，为什么存在操作系统，操作系统如何进行管理，以及建立在这些软硬件基础上的各种提供给用户进行操作的接口。
本文对于理解操作系统本身以及下一节的进程概念，甚至对整个Linux系统编程的理解都有着至关重要的作用，希望大家能耐心读完。
一、冯洛伊曼体系结构
我们目前使用的计算机，绝大多数都遵守冯洛伊曼体系结构，其具体构成如下：
2、为什么要有操作系统
我们上面说操作系统是一款对软硬件资源进行管理的软件，那操作系统为什么要对这些软硬件进行管理呢案是这些软硬件需要我们对其管理才能正常工作；
比如我们程序运行之前需要预先把数据加载到内存当中，那么谁来加载么时候加载次加载多少呢PU为了提高效率把数据写入到内存中，之后再统一刷新，那么谁帮我们刷新么时候刷新呢PU运算结束后内存中的垃圾数据又由谁来帮我们清理呢等问题；这些事情全部都由操作系统来完成。
3、操作系统如何进行管理
关于操作系统如何管理，我们主要从三个方面进行阐述；
- 管理者不需要与被管理者直接交互，依旧能够很好的将被管理者管理起来；
我们以学校为例，学校的校长并没有直接与我们 (学生) 进行交互，但是他仍然能够很好的将我们管理起来；可能有的同学会说，我们并不是由校长来管理的，而是由辅导员来管理的是实际上，辅导员并不算一个管理者；
拥有对重大事宜的决策权的人才是管理者，虽然日常与我们进行交互的入是辅导员，但是辅导员对我们并没有决策权，比如你是否能够升级、是否能够评优评先、是否会别学校开除等等重大事项；
- 管理的本质是对数据进行管理；
我们上面提到，拥有对重大事宜的决策权的人被称为管理者，但是决策是要有依据的，而决策的依据就是被管理者的数据；比如你的绩点、综测和各种获奖记录等数据决定你是否能够评优评先、国励、优秀个人等；你期末的挂科门数和日常的违纪次数等数据决定你是否能够升级或者是否会被学校开除；
另一方面，既然管理者不与我们直接交互，那么它如何得到我们的数据呢案是由执行者提供 – 执行者通过与被管理者交互得到被管理者的各种数据，管理者通过这些数据对被管理者做出决策，然后执行者再执行这些决策；对应到上面的例子来说，校长通过辅导员 (假设学校只有校长、辅导员、学生三类对象) 获取我们的各种数据，然后做出决策，最后辅导员再对我们执行这些决策；
对于计算机来说，各种硬件对应的驱动就是所谓的执行者，比如网卡有网卡驱动，磁盘有磁盘驱动；操作系统从这些驱动获取硬件数据，然后通过对硬件的数据进行管理实现对硬件的管理；
2、用户操作接口
虽然操作系统为我们提供了各种系统调用接口让我们来访问软硬件，但是这些接口在使用上功能比较基础，对用户的要求也相对较高；于是人们在系统调用接口的基础上开发出了用户操作接口，比如 Linux 下的外壳程序 shell，各种函数库 (C/C++等)，windows 图形化界面 (GUI)，以及一些指令 (编译好的可执行程序) 等；
用户通过这些操作接口进行指令操作、开发操作以及管理操作等等；比如 Linux 下外壳程序 bash 提供的 ls，本质上是调用系统接口，将磁盘中文件信息写入到显示器；touch 本质是调用系统接口，在磁盘上创建文件；又比如 C语言的 scanf/printf 函数，底层都是调用系统调用接口从键盘读入数据/向显示器上打印数据。
一方面，操作系统对所有软硬件资源进行管理，同时为用户提供访问软硬件资源的系统调用接口，由操作系统来完成资源的各种访问；另一方面，用户为了降低成本，使用各种用户操作接口来访问软硬件资源，用户操作接口的底层再来调用系统调用接口。所以说，操作系统将硬件、软件和用户有机联系了起来。
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来源：每天都要进步呀~
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