一、冯诺依曼结构体系

1、冯诺依曼结构体系简介

在现实生活中，我们常见的计算机，如笔记本，不常见的计算机，如服务器，大部分都循序冯诺依曼体系结构。

对于我们现在所认识的计算机，都是由一个个硬件组件组成

• 输入设备：键盘、鼠标、摄像头、网卡、磁盘
• 输出设备：显示器、磁盘、网卡、声卡、音响
• 中央处理器(CPU)：含有运算器和控制器

2、为什么要有内存呢？

为什么要有存储器(内存)呢？我们将输入设备的数据直接交给CPU，不是更快吗，那么可以这样做吗？
当然，是一定可以的，但是有代价的。我们首先要知道输入、输出设备都称为外设，而外设一般是比较慢的，CPU却非常快，他们整体效率就会以外设为主，这与木桶效应是一个道理。

那么，因为有了内存的存在，我们就可以对数据做预加载，CPU以后在进行数据计算的时候，根本就不需要访问外设了，而只需要直接从内存里面那数据进行计算。

从而得知：在数据层面，一般CPU不和外设直接沟通，而是直接和内存打交道。

那么，在硬件层面，单机和跨主机之间的数据流是如何流向的呢？
这里我们举一个例子，我们在QQ与朋友聊天，发送一条消息，整个信息是如何在体系结构中流动的呢？
我们从键盘输入数据，预加载到内存，然后，数据通过CPU计算，计算后，把结果写回到内存，然后把一份结果显示到本地显示器上，另一份结果通过网卡传输到网络，再传输到对方输入设备上，也就是对方的网卡，再预加载到内存，通过CPU计算，再写回内存，再把数据刷新到输出设备，也就是对方的显示器中。

二、操作系统

对于数据我们都知道它会预加载到内存中，那么数据有很多怎么办呢？我们应该预加载哪一部分的数据呢？在预加载时，内存不够了，应该怎么办呢？CUP又是如何找到这些预加载的数据呢？这些都是硬件无法完成的。

此时，我们就需要一款软件来进行管理了，这个软件就是操作系统(0S)。

1、操作系统如何对硬件进行管理？

对于操作系统对硬件做管理的理解，我们举一个例子，我们把学校简化为三类人：校长、辅导员、学生。
在日常生活中，我们知道校长才是真正的管理者，而学生是被管理者。但是，对于管理者的校长并没有直接与学生进行沟通，有可能学生都没在学校见过校长。那么，校长是如何进行管理的呢？

校长只需要向下传达指令给辅导员，辅导员再向下传达指令，再交由我们的学生去执行。而校长只需要辅导员把他所管的学生的数据上交给校长，然后校长拿到你的数据，对你进行管理。
管理的本质：对被管理者对象的数据进行管理

那么，校长又是如何对这些数据进行管理的呢？

对于辅导员上交的学生数据，都有一样的属性，都有学号、姓名、成绩等信息，这时候我们就可以先把学生看成一个结构体，再以链表或其他高效的数据结构的方式对学生数据进行组织管理。

结论：校长在计算机内充当操作系统，辅导员充当硬件驱动，学生充当硬件。

由上面例子，可知，计算机管理的本质：先描述，再组织。

2、操作系统为什么要对软硬件进行管理？

上面我们知道了操作系统对硬件的管理，那操作系统为什么要对软硬件资源进行管理呢？

因为操作系统通过对软硬件资源的管理，需要给用户提供一个良好的执行环境。
也就是对下管理好软硬件资源，对上给用户提供良好的执行环境。

但是，操作系统给用户提供良好的环境，他会真正的相信我们吗？
当然，不会！！

下面，我们举个例子来解释这个问题：

对于银行体系，银行有电脑、座椅等硬件，分别由多个部门进行管理，行长只需要对各个部门的领导进行管理，各个部门的领导再向下管理自己的硬件，这就是行长对银行的硬件进行管理，他只需要做决策。但是，当我们去银行取钱的时候，银行会给我们提供良好的服务环境，但是行长并不信任我们，工作人员会直接带我们去仓库取钱吗？我们又是如何取钱的呢？

当然，不会！！银行设置了一个个服务式窗口，而这些窗口就由相对应的工作人员进行执行，这里工作人员就相当于软件，行长就需要对这些软件进行管理。行长管理好这些部门及工作人员，我们就能得到良好的服务环境。

而这些通过窗口来完成特定功能的，就相当于计算机的系统调用接口。

那么，什么是系统调用呢？
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，叫做系统调用。
系统调用在使用上，功能是比较基础的，对于用户的要求也是相对比较高，所以，有心的开发者对部分系统调用进行适度封装，从而形成了库，有了库，就更利于更上层用户或者开发者进行二次开发。