Linux进程（冯诺依曼体系结构、操作系统、进程）

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一、冯诺依曼体系结构：

1.基本概念：

我们常见的计算机设备大都遵循冯诺依曼体系结构。

• 存储器：内存 输入设备：磁盘、网卡、键盘、话筒、摄像头…
• 输出设备：磁盘、网卡、显示器、音响…
• 中央处理器：CPU
• 运算器：算数运算、逻辑运算
• 控制器：CPU响应外部事件，协调外部就绪事件，比如，拷贝数据到内存。

2.为什么如此设计：

2.1.运行速度优化：

CPU&&寄存器 > 内存 > 磁盘 > 光盘 > 磁带
根据木桶原理，一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板。

如果直接让CPU和磁盘等交互，两者的运行速度差太多
内存的加入，使得内存和CPU，内存和外设之间运行速度数量级降低，再通过软件的优化，可以提前将数据加载到内存中，使得运行速度大大提高。

2.2.成本：

如果把磁盘全部换成内存，运行效率会大大提高，但是成本无疑是很高的，且磁盘这种磁性设备断电之后依然可以存储数据，内存是做不到的，所以冯诺依曼体系结构的设计在提高效率的基础上也降低了成本。

3.总结：

1. CPU读取数据（数据+代码），都是从内存中读取，处理完后再写入到内存当中。
2. CPU要处理数据，必须先将外设中的数据加载到内存，CPU只和内存打交道。

二、操作系统：

1.基本概念：

操作系统是进行软硬件资源管理的软件。

• 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）

2.操作系统的作用：

1. 对上：给用户减少使用成本，为用户提供良好的使用环境。
2. 对下：与硬件交互->管理好软硬件资源。保证系统的稳定环境。

3.什么是管理：

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。那操作系统是如何管理的呢？

在现实生活中，管理者和被管理者不一定要直接交互：
例如：校长通过辅导员和班主任来对学生进行管理。

管理者通过执行者来拿到被管理者的信息，再通过“先描述，再组织”来进行管理决策。即通过一系列的数据结构来进行描述组织。

例如：编写一个学生成绩排名的算法：
可以把对象组织为结构体数组：这样对学生的管理工作，就变成对数组的增删查改。

三、进程：

当我们启动了一个软件，实际上就是启动了一个进程。
在linux下，./xxx运行的时候，其实就是在系统层面创建了一个进程。

1.基本概念：

• 正在运行的程序称之为进程。
• Linux是可以同时存在大量的进程在系统中。
• Linux操作系统要不要管理这些进程呢？必须要！
• 怎么管理这些进程的呢？答案是：先描述再组织

2.进程的管理：

人认识各种事物，就是通过“属性”来认识的。
通过“先描述再组织”，进程=对应代码和数据+进程对应的PCB结构体！

struct PCB
{
    
    
	//进程所有的属性数据
	struct PCB *next;
	struct PCB *prev;
}

3.PCB—进程描述：

• 进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。
• 课本上称之为PCB（process control block）， Linux操作系统下的PCB是: task_struct。

task_ struct内容分类：

• 标示符: 描述本进程的唯一标示符，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

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总结

以上就是今天讲的Linux进程的相关内容了，包含冯诺依曼体系结构、操作系统、进程的基本概念，希望对刚刚阅读本篇博客的你有所帮助！