进程概念(1)
目录
1.冯诺依曼体系结构
1.软件运行，必须先加载？程序运行之前，在哪里？
可不可以没有存储器呢？
理解数据流动
2.操作系统
1》一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)
2》设计OS的目的
3》理解操作系统
---先描述，再组织----对任何“管理”场景进行建模！
所以计算机怎么管理硬件的？
1.冯诺依曼体系结构
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。
外设： 外存
输入设备：键盘，鼠标，话筒，摄像头...网卡，磁盘
把读写的动作称作IO |
Input/Output---站在内存角度理解IO
输出设备：显示器，磁盘。网卡，打印机...CPU=运算器+控制器 中央处理器
存储器：内存
磁盘：外存
关于冯诺依曼，必须强调几点：
• 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)(数据层面)
• 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。
1.软件运行，必须先加载？程序运行之前，在哪里？
磁盘->文件
为什么从磁盘加载到内存？---体系结构规定！
CPU获取、写入，只能从内存中来进行！
CPU执行我们的代码，访问我们的数据
Input---数据是从一个设备“拷贝”到另一个设备--体系结构的效率：由设备的“拷贝”效率决定！
CPU在数据层面，只和内存打交道，外设只和内存打交道
可不可以没有存储器呢？
离cpu越远的存储容量越大但是效率低
存储分级
那为什么不是用户在输入设备输入然后交给cpu计算再交给输出设备输出？
输入输出设备运算效率低与CPU处理相差量级，会导致整个体结构的效率由外设来定(因为外设效率低)。
那能不能都是寄存器---造价太高
所以在计算机体结构里引入一个内存，这样引入一个内存输入的放在存储器中，然后cpu处理
这样有了内存的存在，对外设跟cpu速度不匹配进行了一定的适配
就可以用较低的成本获得一个效率还可以的计算机，所以当代计算机，是性价比的产物
芯片技术，摩尔定理
所以冯诺依曼体系结构的历史意义是构建互联网的必要条件，有了网民才有互联网。
整个计算机效率是由"拷贝"效率决定的！
越靠近cpu存储效率越高。
理解数据流动
两个在不同的两地通过网络进行交流，"你好"，是怎么进行的？
本质是两台冯诺依曼体系进行聊天
打开软件就是将软件加载进内存，在键盘输入设备输入之后流到软件，也就是流到了存储器中
要发送数据，将"你好"经过运算器控制，由CPU计算好写入内存，再由存储器打到输出设备(网卡)
网卡通过网络，对面从输入设备从网络中拿到，将读到的数据交给cpu，交给存储器交给输出设备刷新到显示器上。
软件本质还是处理存储器和cpu的关系。
聊天本质是把数据从用户键盘经过体结构转发到对方显示器的工作
发送文件本质是把文件所在自己的磁盘通过体结构拷贝到对面的磁盘上
2.操作系统
1》一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)
操作系统是一款进行软硬件 管理 的软件
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）
安卓的底层是linux内核---安卓开发
2》设计OS的目的
硬件部分----冯诺依曼
读取各种设备都有自己个性化的方式，所以访问各种也要有自己的驱动程序。
操作系统存在的意义
• 对下，与硬件交互，管理所有的软硬件资源（不是目的，是手段）
• 对上，为用户程序（应⽤程序）提供⼀个良好的执行环境
目的
1.软硬件体系结构层状结构
高内聚低耦合比如笔记本硬件显卡磁盘内存什么的都是不同的厂商提供的，体现高内存低耦合
2.访问操作系统，必须使用系统调用---其实就是函数，只不过是系统提供的
printf本质：是你把你的数据写到了硬件！显示器！
不可能绕过操作系统直接到硬件，所以printf函数底层一定要封装系统调用然后通过操作系统
对驱动进行访问，访问并驱动交到硬件上
3.我们的程序，只要你判断出它访问了硬件，那么它必须贯穿整个软硬件体系结构！
4.库可能在底层封装了系统调用
我们平常的开发在用户开发操作
3》理解操作系统
核心功能
在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是：⼀款纯正的“搞管理”的软件
事情：1.决策 2.执行
校长 管理者----决策权 操作系统
辅导员 执行 驱动程序
学生 被管理者 底层硬件
1.要管理，管理者和被管理者，可以不需要见面
2.管理者和被管理者，怎么管理呢?--通过“数据”进行管理！
3.不需要见面，如何得到数据？---由中间层获取!
校长1.0
Excel表格 ----校长管理学生，对execl表格的数据的管理！
excel表格
姓名 性别 年龄 籍贯 紧急联系人 。。。。。
也就是校长对人的管理转换为校长对数据的管理，对数据做决策。
然后发现人越来越多 本质就是增删查改
校长2.0---程序员
可以定义一个结构体
struct stu
{
//姓名
//年龄 ---- struct stu zhangsan={.....}
//籍贯
//.....
}
这个不就是相当于execl表格最上面一行的属性集吗
但是每个数据都是独立的啊
加入一个结构体指针struct stu *next
struct stu
{
//姓名
//年龄 ---- struct stu zhangsan={.....}
//籍贯
//.....
struct stu *next
}
用next指针将节点学生连接起来
所以这样就有一张学生链表stu_listt
每一张链表里面都有学生的基本属性
如果想找一个身高最高的同学，就转化为了在链表中根据身高属性遍历链表找到最大值问题
如果想找一个计算机分数最高的同学，就转化为了在链表中根据C语言成绩找到最大值问题
日常的校长管理学生的工作---->对链表的增删查改！
建模的过程
---先描述，再组织----对任何“管理”场景进行建模！
所以计算机怎么管理硬件的？
计算机管理硬件:
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
建模的过程---先描述，再组织！---对任何“管理”场景进行建模！
操作系统管理硬件：
硬件名、硬件状态、其他的属性。操作系统在自己内部先描述，再组织。把网卡、显卡、键盘、显示器等统一使用一项struct_device定义一个类，类里面包含每种硬件的各种属性，然后每一个设备对应一个struct_device对象管理起来，就转换为了对硬件的增删查改
操作系统对进程的管理：
同理，对每个进程定义struct结构体对象，然后把进程相关的属性放在结构体里，里面添加属性，用链接节点连起来，转化成对链表的增删查改
所以说任何管理工作都是---先描述，再组织！
所以C++为什么要给我们提供类、STL，以及其他语言
类解决的是先描述的问题
STL就是各种算法各种容器，容器是各种数据结构，解决的是再组织的问题
数据结构是把现实中进行管理所有的模型转化为结构化数据，翻译成数据结构才能让计算机处理。
本质都是对数据做管理---先描述，再组织！
所以任何面向对象的语言都必须提供--类+容器
所以操作系统未来管理所有硬件也是先描述，再组织
操作系统是软硬件资源管理的软件
操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它负责管理和控制系统的硬件资源（如 CPU、内存、磁盘、输入输出设备）以及软件资源（如进程、文件、网络连接），并为用户和应用程序提供统一的接口和服务。
更具体地说：
资源管理：操作系统以高效、公平、安全的方式分配 CPU 时间、内存空间、外设访问权限等。
硬件抽象：隐藏底层硬件的差异，为上层应用提供统一的 API（如文件读写、网络通信）。
软件管理：负责程序的加载、运行、终止以及进程间的通信与同步。
今天我们进程的学习就到此结束，期待我们下次再见！