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操作系统的理解

目录

一、冯伊诺曼体系结构

二、操作系统的概念

三、如何理解“管理”?

四、系统调用和库调用的概念


一、冯伊诺曼体系结构

冯伊诺曼体系结构描述的是计算机硬件结构,相当于计算机的骨架。它大体可以分为4部分:

  • 输入设备:键盘、鼠标、话筒、网卡、摄像头、磁盘......
  • 输出设备:显示器、音响、网卡、打印机、磁盘......
  • 存储器:即内存。
  • 中央处理器(CPU):由运算器和控制器组成,是用来做数据处理的。

        要理解这个结构,我们需要就盯着数据流动这条线来分析,很容易发现CPU是只与存储器打交道,而不与输入输出设备直接接触,这里存储器起到一个交通枢纽的作用。那么为什么会有这种结构呢,为什么不是“输入”—>“CPU处理”—>“输出”呢?

        其实是因为CPU的运行速度是非常快的,但是输入输出设备对数据的处理速度相比CPU慢了很多很多,根据“短板效应”,我们可以知道输入输出设备会拉慢整个系统的速度,而中间加入存储器的调节就会使系统的执行效率大大的提升,也是因为有了存储器才使得现在的计算机变得便宜,让大部分人都用得起计算机。

设备之间数据的如何流动?可以想象一下,使用QQ发给朋友信息,那么数据传输过程如下:

二、操作系统的概念

笼统的理解,操作系统包括:

  • 内核(进程管理,内存管理,⽂件管理,驱动管理)
  • 其他程序(例如函数库,shell程序等等) 

软硬件层状体系结构:

操作系统是一个对软硬件进行管理的软件
        如上图所示,操作系统的目的:为用户程序(应⽤程序)提供⼀个良好的执⾏环境。实现的手段:与硬件交互,管理所有的软硬件资源。
        操作系统充当管理者的角色,驱动程序充当执行者的角色,底层硬件则是充当被管理者的角色。

  • 在访问操作系统时必须使用系统调用(即系统提供的函数)。
  • 如果一个程序访问了底层硬件,那么它必须贯穿整个软硬件体系结构。

三、如何理解“管理”?

        在生活中管理者进行管理是不用与被管理者见面的,比如校长对学生进行管理并不用与学生接触,那么是如何管理的呢?其实校长只需要收集学生数据,转而对这些数据进行管理即可。比如校长看了这个学生信息发现违纪比较多,就通知导员将其开除,然后将该学生数据删除不再管理,同理,如果发现某个学生成绩比较好,就通知导员给予奖学金,并进行记录。

        所以校长实际上是对数据进行管理,校长对数据的某个操作进而映射到导员去执行对应的行为。

以上其实是模拟了一个操作系统的管理过程,对应关系如下:

  • 校长(管理者):操作系统
  • 导员(执行者):驱动程序
  • 学生(被管理者):底层硬件

所以可以把操作系统的管理总结为六个字:“先描述,再组织”

        基于上面一些原因比如C++有了类,用来描述被管理者。又如数据结构,用来把对象组织起来,进而方便管理。

四、系统调用和库调用的概念

        根据上文我们知道操作系统是用来服务于用户的,但其实操作系统是并不相信用户的,不能让用户想干什么就干什么。

        可以把操作系统比作现实生活中的一个银行系统,银行既要服务于你又不能相信,为保证自己的系统不被破坏,所以银行给用户提供了一些窗口,用于服务用户,而不是直接让用户进入到银行内部。

        同理操作系统就有了系统调用,其实就是一个函数,只不过是系统提供的。

        而对于库调用,就是在系统调用基础上再封装一层从而把那些比较常用的复杂操作在使用层变得简单化,使其更便捷。

        举个例子:一个老大爷去银行办一些事情,但是他什么都不懂,那些窗口用来干什么,要如何操作它什么也不知道。那么这时大堂经理或者服务员就找到他,询问老大爷要做什么,从而帮助他完成这件事情。那么通过大堂经理或者服务员来帮助完成这个事情,相当于使用了库调用。

非常感谢您能耐心读完这篇文章。倘若您从中有所收获,还望多多支持呀!74c0781738354c71be3d62e05688fecc.png

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