Linux学习笔记5-----冯诺依曼体系结构、操作系统

一、冯诺依曼体系结构

内容：数学家 冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（ 运算器 、 控制器 、 存储器 、 输入设备 、 输出设备 ）
而我们常见的计算机，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

硬件设备：
截至目前，我们所认识的计算机，都是由一个个的硬件组件
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

五个部分组成：

ps:
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),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

二、操作系统

概念
任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括：
1、内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
2、其他程序（例如函数库，shell程序等等）

操作系统是什么
进行软硬件资源管理的软件

设计操作系统的目的
1、减少用户使用计算机的成本
2、对下管理好所有的软硬件，对上为用户提供一个高效稳定的运行环境

计算机体系结构：

（层状结构）任何访问计算机硬件及系统软件都需要经过操作系统！

区分两个概念
系统调用(在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫系统调用)：操作系统提供的接口
系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。
库函数：语言或者第三方库提供给我们的接口(使用system call和不使用system call)

常见系统调用 ：open, close, read, write, ioctl，fork，clone，exit，getpid，access，chdir，chmod，stat，brk，mmap等，需要包含unistd.h等头文件。
常见库函数 ：printf，scanf，fopen，fclose，fgetc，fgets，fprintf，fsacnf，fputc，calloc，free，malloc，realloc…
系统调用通常不可替换，而库函数通常可替换，普通的库函数调用由函数库或用户自己提供，因此库函数是可以替换的。例如，对于存储空间分配函数malloc，如果不习惯它的操作方式，我们完全可以定义自己的malloc函数。
系统调用通常提供最小接口，而库函数通常提供较复杂功能。例如sbrk系统调用分配一块空间给进程，而malloc则在用户层次对这以空间进行管理。

计算机如何管理硬件

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