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💖文章专栏：Linux入门到进阶

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写在开头

现在您看到的是我的结论或想法，但在这背后凝结了大量的思考、经验和讨论

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目录

1. 冯.诺伊曼体系结构2. 操作系统3. 计算机层状结构4. 进程概念5.展望一下

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1. 冯.诺伊曼体系结构

在计算机硬件中，大部分都遵守冯诺依曼体系结构，具体如图1所示：

图1 冯诺依曼体系结构

存储器：内存

外设：

输入设备： 鼠标、键盘、摄像头、话筒、磁盘、网卡…输出设备： 显示器、播放器、硬件、磁盘、网卡…

有的设备既是输出又是输入设备

中央处理器（即CPU）：

运算器： 对我们的数据进行计算任务（算术运算，逻辑运算）控制器： 对我们的计算硬件流程进行一定的控制

运算器： 处理数据

控制器： 处理代码

各个硬件单元必须用"总线"（主要为系统总线、IO总线）连接起来

通过冯诺伊曼体系结构可知道一个程序要运行，必须先加载到内存中运行才可以，这是因为输入设备和输出设备处理时间为秒，而中央处理器处理时间为微秒，差距过于明显。 如果没有存储器作为中介则计算机整体运行效率低下。而有了存储器之后，输入设备的数据会先缓存到存储器中，积累一定的量之后中央处理器开始处理，而在缓存的过程中，中央处理器可以处理其他的任务（例如检查计算机状态，释放各种各样的资源，定期刷新数据等等），恰好存储器的运行效率处于输入输出设备与中央处理器之间，相较于没有存储器而言，提高了整体计算机运行效率。

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2. 操作系统

为了更好地控制硬件，而创建了操作系统

操作系统（即OS）： 是一款为了给用户提供一个良好（稳定、高效、安全）的运行环境，而对硬件和软件管理的软件

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

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，这部分用操作系统提供的接口叫做系统调用

但系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求也比较高，所以部分有能力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，就有利于更上层用户或者开发者进行二次开发，甚至一些人在操作系统之上弄出来了开发语言，供开发人员编写程序。

3. 计算机层状结构

计算机层状结构，具体如图2所示：

图2 计算机层状结构

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4. 进程概念

操作系统的管理，实际上是通过对数据的管理，从而达到对软硬件资源的管理。而对数据进行管理则都是先描述，再组织，最终可以转化成对某种数据结构的增删查改，因此操作系统中一定会存在着大量的数据结构，这也是为什么要学数据结构这本书的原因所在。

进程： 一个已经加载到内存的程序

操作系统可以同时运行多个进程，但形成真正进程时，操作系统要先创建描述进程（即进程的属性）的结构体对象【即PCB（全称process ctrl block —进程控制块】

进程（也称为task）= 内存PCB数据结构对象（即这个进程的所有属性值）+ 自己代码和数据（code&date）

大致如图3所示：

图3 进程大致结构图

Linux当中的PCB实现：

在Linux中描述进程的结构体叫做task _struct。task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM（即内存）里并且包含着进程的信息。

task_struct内容包含着：

标志符：描述本进程的唯一标识符，用来区别其他进程。状态：任务状态，退出代码，退出信号等。优先级：相对于其他进程的优先级。程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针上下文数据：进程执行时，处理器的寄存器中的数据[休学例子，要加图CPU，寄存器]I/O状态信息：包括显示的I/O请求，分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表记账信息：可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等其他信息

Linux内核中组织进程，最基本的组织进程task_struct的方式，采用双向链表组织

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5.展望一下

计算机中这些可以好好看下：

操作系统（必学）

计算机网络（必学）

计算机组成

编译原理（本质:算法）

C/C++语言的最终表现形式：一套的编译器、头文件、库文件（辅助C/C++教材）

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6. 夹带私货

若你能看到看到这篇文章且能看到这，则说明你我有缘，留个关注吧，后面还会接着计算机408、底层原理、开源项目、以及数据、后端研发相关、实习、笔试/面试、秋招/春招、各种竞赛相关、简历相关、考研、学术相关……，祝你我变得更强

好的，到此为止啦，祝您变得更强

7.想说的话

实不相瞒，写的每篇博客都要写五六个小时（加上自己学习和纸质笔记，共八九小时吧），很累，希望大佬支持

道阻且长 行则将至
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