Características de la arquitectura de Von Neumann:
En la arquitectura de von NeumannmemoriaSe refiereMemoria--Una especie deEspacio de caché a nivel de hardware(entre el dispositivo IO y la CPU, soloAlmacenamiento de datos y funciones de lectura y escritura., y tieneAlta velocidad de lectura y escritura de datosdeunidad independiente) (almacena datos binarios en la memoria)
Entre CPU y dispositivo IOsin transferencia directa de datos, transferencia de datos entre CPU y dispositivo IOdebe pasar por la memoria
datos que describen las propiedades de las cosasyInstrucción de operación(Ambos son esencialmente datos binarios) se cargarán en la memoria
Ventajas de la Arquitectura Von Neumann:
Separación de CPU y dispositivos IOHace que el diseño y el uso de la computadora sean muy flexibles (el costo también se reduce considerablemente) y no hay necesidad de depender deDispositivos IO específicos e instrucciones de operación específicasPara diseñar el circuito de la placa base alrededor de la CPU,Instrucción de operaciónydatos descriptivos relacionadosse cargan uniformemente en la memoria para formarprograma por programa, haciendo lo mismoMecanismo de memoria + CPUse puede utilizar paraAdaptarse a varios dispositivos IOpara lograr diversas funciones
Al mismo tiempo, la arquitectura von Neumann puedeAprovecha al máximo el rendimiento informático de la CPU
2. Arquitectura de Von Neumann y efecto barril
sistema von Neumannla esenciase encuentra enMemoria
Antes de la llegada de la arquitectura von Neumann, en una placa base de CPU especializada, la CPU requeríaLeer datos directamente desde el dispositivo de entrada, después de realizar operaciones con los datos, necesitamosEscribir datos directamente en un dispositivo de salida:
Limitado por el costo de diseño,La velocidad de lectura y escritura de datos del dispositivo IO es muy lenta,Sin embargoLa velocidad de cálculo de la CPU es muy rápida., en un proyecto de cálculo de datos, la CPU a menudoDespués de un cálculo rápidoEstará enestado inactivo, por lo que incluso si la CPU es muy potente, la eficiencia de todo el sistema informático seráLimitado por la eficiencia de lectura y escritura de los dispositivos IO, que es la arquitectura deefecto barril:
En un sistema estrechamente vinculado, cadaestructura parcialpuede enfrentarun problema común, que constituye el sistemaEstructura de cada parteA menudoBueno y malo,yLa parte desfavorecida a menudo determina el nivel de todo el sistema.:
La aparición de la memoria ha resuelto muy bien los problemas anteriores: una vez que la computadora con la arquitectura von Neumann comienza a funcionar, los dispositivos IO (incluidos algunos dispositivos de memoria externos) pueden serEscriba o lea datos binarios en la memoria en cualquier momento, formando unElementos de cálculo (programas) a ejecutar., en determinados momentos y bajo instrucciones específicas, la CPU recupera datos de la memoria para realizar cálculos, las razones de la alta eficiencia de esta arquitectura son:
El proceso de interacción de datos entre la memoria y el dispositivo IO esSe puede hacer en cualquier momento (siempre que la computadora esté funcionando), cuando la CPU necesita recuperar datos de la memoria para realizar cálculos, se han cargado muchos datos en la memoria (es decir, el sistema von Neumann aprovecha al máximoIntervalo de tiempo entre operaciones.Para acabarcarga de datos)
La memoria en sí es una unidad de hardware especialmente diseñada para el almacenamiento, lectura y escritura de datos (Vinculado físicamente a la CPU),La eficiencia del intercambio de datos con la CPU es relativamente alta..
3. Sistema operativo y proceso.
Sistema operativo
Las computadoras con arquitectura von Neumann tienen las siguientes características:
Se puede utilizar un conjunto de estructura de memoria + CPU para adaptarse a varios dispositivos IO (solo necesita cargar el conjunto de instrucciones y los datos en la memoria antes de realizar la función), por lo que puede haberVarios dispositivos IO, es necesario en este momentoAdministrar estos dispositivos IO(gestión de hardware)
Cuando la computadora está funcionando, una gran cantidad deAlgoritmo(conjunto de datos e instrucciones (esencialmente también datos)), en este momentoEstos programas también deben gestionarse(gestión de software)
Complejidad de las computadoras del sistema Von NeumannNació el sistema operativo y el sistema operativo se dedica a la gestión de hardware y software.Una serie de conjuntos de instrucciones y datos especiales., el sistema operativo, como software especial, es el primero que se carga en la memoria cuando el ordenador del sistema Von Neumann está en funcionamiento.
Sistema operativo y sistema informático:
El sistema operativo está implementado en lenguaje C y antes de administrar los recursos de hardware y software, necesita administrar cada objeto de hardware y software.describir y organizar(Esta es la premisa de todos los comportamientos de gestión), la llamada descripción esDefinir una estructura que describa el objeto gestionado., y luegoUna estructura que describe objetos gestionados.organizados en estructuras de datos individuales.
Gestión del sistema operativo del hardware.La esencia esgestionar sus conductores, por lo que se puede considerar que el sistema operativoEn esencia, los objetos gestionados son programas.
Sistema operativoLa naturaleza de la gestión de ordenadores.es verdadUna estructura de datos que consta de estructuras que describen objetos de recursos de hardware y software.Agregar, eliminar, verificar y modificar operaciones.
PCB --> bloque de control de proceso (bloque de control de proceso)
Procesos en un sistema Linux
Cuando se carga un programa (datos binarios) en el sistema Linux, el sistema Linuxtask_structcrear automáticamente una estructura que describa el programa(bloque de control de procesos) y organizarlo en varias estructuras de datos del núcleo;
en memoriaestructura tarea_estructuraY == su programa correspondiente (datos binarios) == constituye un proceso en el sistema Linux (los dos son indispensables)
Bloques de control de procesos en Linux
Contenido del bloque de control de procesos de Linux
