初识Linux · 历程（1）

目次
媒介：
1 冯诺依曼体系
2 实验明白操纵体系

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媒介：

都说类和对象是C++中的第一个里程碑节点，那么Linux体系编程部门的第一个里程碑节点就是历程的引入，可以说我们前面的所有学习，都没有真正的开始学习Linux，我们只不过是从0开始相识一个新的软件的最根本使用而已，我们如今开始相识的是更深条理的东西，以是学习历程之前，我们应该具备一定的准备知识，以是本文留意的是准备知识，背面再先容历程。

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1 冯诺依曼体系

这位科学家是一位十分伟大的科学家->冯诺依曼，是他创建了冯诺依曼体系，让盘算机超过了一个新的时代，那么什么是冯诺依曼布局体系呢？

如图以是，就是冯诺依曼布局体系，乍一看似乎也没有什么大不了的，我们不妨扼要分析一下这个布局图，一共有5个元件，这5个元件拉通了大部门盘算机的布局。
输入装备就像键盘，鼠标，话筒等，输出装备比如显示器，扬声器等，存储器的概念是十分广泛的，严谨起见，这里的存储器我们看作内存，实际上存储器分为一个金字塔，主存储器是内存而已：

我们从最上往下看，这就是存储的金字塔，从上往下一次是寄存器，一级缓存，二级缓存，三级缓存，内存，不同类别的硬盘，有人就问了，为什么存储器要那么复杂？
我们先从造价来看，当我们在市面上买内存条或者是硬盘的时间，都会发现内存的价格往往比硬盘的价格要高，我们结合内存金字塔，不难发现，从下往上，就越靠近Cpu，也就是和cpu接洽更紧密，而且从冯诺依曼布局体系中Cpu分为控制器和运算器，那么Cpu要进行运算，运算的数据从那里来呢？
答案就是从存储器，那么也就是说，越靠近Cpu要求的读写速度就越高，以是寄存器的容量很小，只有几个字节，但是速度确实非常的快。
以是我们能得出一个答案就是，越靠近CPU的存储器越贵，越快，容量越小。
这是冯诺依曼布局体系的一个简单先容，但是这还不足以说明，为什么这个体系足以让众人铭记于此。

是这样的，冯诺依曼引入了存储器的概念，也就是说，在没有存储器之前，Cpu要进行运算只能从输入装备读取数据，可我们都知道cpu的运行速度是不可思议的快，我们从键盘一个一个的输入数据，是不是太难为Cpu了？
最开始盘算机被发明就是用来进行盘算的，但是奈何背面的cpu的盘算速度实在太快了，二者的速度不对等，冯诺依曼引入了存储器，也就是说，解决了木桶效应：

我们都知道，整个木桶能装的水都是看木桶最短的板子是多长，那么盘算机同理，整机的速度是取决于速度最慢的硬件。
那么引入了存储器，就能解决速度不对等的问题，具体是因为，cpu盘算数据的时间，不再需要等候键盘输入数据，它只需要去内存内里进行读取数据进行，也就是存储器，存储器内里预先加载好数据，然后CPU进行运算即可。那么存储器也不可能全部上最快的，以是存在金字塔的概念，一级一级的递增，从而使盘算机跨入了一个新的时代。
而由冯诺依曼布局知道，cpu是不直接和外设打交道的，不管是读取数据还是干什么，cpu能直接打交道的只有存储器，体系中有数据流和控制流，固然cpu和输入装备存在控制流，但是并不是直接的控制，以是有一个重要结论就是cpu不能直接和外设打交道。
运算也是，运算器从存储器读取数据，然后返回给存储器，此时就完成了cpu的工作。
对于冯诺依曼体系的简单相识我们就到这里。

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2 实验明白操纵体系

欸有人就有迷惑了，这和操纵体系有什么关系？不要忘记了，操纵体系是可以直接杀死历程或者直接回收历程的。
以是我们应该实验明白操纵体系。
从概念上看，我们在最开始已经先容了操纵体系是一个软件，进行软硬件资源管理的软件，那么在Linux最开始的部门，我们知道从广义上来看，操纵体系不仅包罗了操纵体系的内核，还包罗了外壳步调（使用户不能直接进行访问操纵体系内核的），那么狭义上来看，操纵体系就是操纵体系的内核，欸？这样是不是很容易让人空中楼阁，是这样的，操纵体系不止是操纵体系，它是盘算机中的一个大类，内里不仅有操纵体系的内核，还有驱动步调，外壳步调，操纵体系提供的体系接口等，以是我们知道会有一个布局是关于操纵体系的，那么我们先来看一下操纵体系的不完备的布局:

这是最简单的一个概念图，从冯诺依曼布局体系，我们知道最底层的应该是硬件部门，那么往上应该是操纵体系的内核，以是操纵体系的内核就出来了，内里进行了一些管理，比如历程管理，内存管理，文件体系管理等，在网上就是shell指令了，那么肯定有人好奇为什么操纵体系和硬件之间夹杂着驱动步调？
你想，操纵体系是进行软硬件资源管理的一个软件，那么硬件的数据进行了改变，是不是要在操纵体系层面进行更新?但是从冯诺依曼布局体系我们知道，能直接和外设打交道的只有存储器，操纵体系是存储器吗？不是吧？那么我们怎么进行管理呢？
我们首先明白一个问题，操纵体系管理硬件，是管理的硬件本身还是硬件的数据？是数据吧？以是我们只需要将硬件的数据进行管理即可。那么怎么拿到数据呢？此时驱动步调就有了，又驱动步调获取硬件的数据，驱动步调的来源不是盘算机本身有的：

像这种，甚至连接了新的外设之后，我们还需要本身更新驱动，驱动步调是厂商本身写的，比如雷蛇鼠标，第一次连接鼠标之，体系会自动安装驱动，这个过程的本质就是将鼠标的数据拿到，从而实现管理。
如今不难明白，驱动步调就是辅助操纵体系实现硬件的管理的。驱动步调有了数据，会将数据以内存块的情势打包给操纵体系，操纵体系以链表的情势管理硬件，以是操纵体系管理硬件，从硬件本身到硬件的数据，实际上就是管理的链表，这是操纵体系在硬件方面要做的管理事。
如今我们引入一个问题，C语言和C++语言的区别是什么？信赖大部门人都能知道C语言是一门面向过程的语言，C++是一门面向对象的语言。
那么具体体如今那里呢？C语言解决问题往往是通过一个一个的函数来解决的，C++解决问题的时间，第一件变乱往往都是创建一个类，通过面向对象的特点，封装继续多态，封装类内里的函数等，派生类继续父类，一个函数多种实现方法来解决。
那么我们从C++的解决来看，不丢脸出，我们都是先创建一个类，给类一定的成员变量和一定的成员函数，从而实现解决。
再引入一个问题，你怎样证明你是某所高校的学生？难道是直接去给别人说，我是某某高校的学生就可以了吗？当然不可以，这样的话校长也蒙了，我怎么不知道？
校园承认你是它内里的学生往往只会通过一个点，就是，你有对应的数据，比如你的学号，你的宿舍号，你的高中档案等。
这些才气证明，以是！！！结合操纵体系，操纵体系就是校长，他要对你进行管理，需要的是你的数据，数据怎么来？数据通过描述得来，就像C++一样，通过描述类，来创建对象的来。
那么校长有了对应的数据，就来开始组织了，比如知道你是大一的，那就把你组织成大一的，这就是一种组织方式。
以是，操纵体系管理的本质，就是先描述，再组织！
需要有各个数据，然后才气进行对应的管理。这6个字会贯通整个操纵体系。

那么我们再来看看操纵体系较为完备的布局图：
这里就简单提及一点，如果整个盘算机是银行，我们就是老大爷，不知道怎样存取钱，以是需要客服带我们去柜台进行相干操纵，体系调用布局就是同理，是操纵体系提供给用户的函数，那么这势必会暴露操纵体系内核，以是有的时间体系被攻击了，部门原因就是因为这个。
以是用户想要访问操纵体系，访问操纵体系中的历程管理等，就必须需要操纵体系提供的体系调用函数。

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