【Linux】进程基础铺垫（一）硬件基础：冯诺依曼体结构

冯诺依曼体结构

• 一、体系结构（硬件上）—— 冯诺依曼体系结构
• 二、内存 的引入：为什么在体系结构中要存在内存? ?
• • 前言：内存背景
  • 三、在体���结构中 存在内存的原因 以及 内存的意义

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    一、体系结构（硬件上）—— 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

    截至目前，我们所认识的计算机，都是有一个个的硬件组件组成 。

    • 输入单元：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板等
    • 输出单元：显示器，打印机等
    • 存储器：内存 【 掉电易失 】
    • 中央处理器(CPU) 【 俗称 芯片 】：含有 运算器 和 控制器 等
      • 运算器：让 cpu 具有 数据计算 的功能

        运算： 算术 逻辑 运算

        1. 常规运算： + - * /
        2. 逻辑运算：判断真假
      • 控制器：协调设备之间 内部之间 对应的信息流动

        数据流动 的本质：就是 设备之间数据的来回拷贝

        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)
        • 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。【 只做输入，只做输出 】
        • 一句话，所有设备都 只能直接和内存打交道。

          对冯诺依曼的理解，不能停留在概念上，要深入到对软件数据流理解上 。

          请解释，从你登录上qq开始和某位朋友聊天开始，数据的流动过程。从你打开窗口，开始给他发消息，到他的到消息之后的数据流动过程。如果是在qq上发送文件呢？

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          每个硬件都是独立的 。 设备是连接的：总线 —— 主板。

          设备连接不是目的，而是手段：设备之间数据流动【 本质就是 设备之间会进行数据的来回拷贝 】

          拷贝的整体速度，是决定计算机效率的重要指标！=> 考虑设备中数据的流动 => 内存的引入【稳定性效率都不错，便宜】

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          二、内存 的引入：为什么在体系结构中要存在内存? ?

          前言：内存背景

          寄存器（速度不亚于cpu本身）

          内存

          磁盘 光盘 磁带 甚至是云盘

          cpu非常的快 。输入/输出设备 又非常慢 。所以计算机整体读取信息的速度完全取决于 速度最慢的 输入/输出设备【木桶效应：取决于短板】

          三、在体系结构中 存在内存的原因 以及 内存的意义

          1. 加入一个中间级的硬件 => 内存：看作一个 非常大的缓存 介于设备和CPU之间 =>（ 计算机效率 最终就变成了 内存效率 为主）

             引入内存，把效率问题，转化成为了软件问题!

          2. 因为内存的引入（ 距离CPU越远的存储单元，效率越低，造价便宜， 单体容量大 ），可以让我们计算机效率不错，且比较便宜 => 电脑才能被广泛普及

          因此，产生了 冯诺依曼体系结构