ノイマン型アーキテクチャ (オペレーティング システムとプロセス) の理解

1. フォン・ノイマン建築

• フォン・ノイマン・アーキテクチャの特徴:
  • フォン・ノイマン建築ではメモリ参照メモリ- 一種のハードウェアレベルのキャッシュスペース(IOデバイスとCPU間のみ、データ保存と読み書き機能、そして持っています高いデータ読み取りおよび書き込み速度の独立したユニット) (バイナリデータをメモリに保存します)
  • CPUとIOデバイス間直接のデータ転送はありません、CPUとIOデバイス間のデータ転送記憶をたどる必要がある
  • 物の性質を記述するデータそして操作説明(どちらも本質的にはバイナリ データです) がメモリにロードされます
• フォン・ノイマン・アーキテクチャの利点:
  • CPUとIOデバイスの分離これにより、コンピュータの設計と使用が非常に柔軟になり (コストも大幅に削減されます)、コンピュータに依存する必要がなくなります。特定の IO デバイスと特定の操作命令CPUを中心としたマザーボードの回路を設計するには、操作説明そして関連する説明データメモリに均一にロードされて形成されるプログラムごとに、同じものを作るメモリ+CPU機構に使用できますさまざまなIOデバイスに適応さまざまな機能を実現するために
  • 同時に、フォン・ノイマン・アーキテクチャーは次のことを行うことができます。CPUの演算性能をフルに発揮

2. フォン・ノイマン構造とバレル効果

• フォン・ノイマンシステム本質にありメモリ
• フォン ノイマン アーキテクチャが登場する前は、専用の CPU マザーボード上で、CPU に必要な入力デバイスから直接データを読み取る、データに対して操作を実行した後、次のことが必要です。データを出力デバイスに直接書き込む:
• 設計コストの制限があるため、IOデバイスのデータの読み書き速度が非常に遅い、しかしCPUの計算速度が非常に速い、データ計算プロジェクトでは、CPU は多くの場合、簡単に計算してみると入りますアイドル状態したがって、たとえ CPU が非常に強力であっても、コンピュータ システム全体の効率は低下します。IOデバイスの読み取りおよび書き込み効率によって制限されるのアーキテクチャです。バレル効果:
  • 緊密にリンクされたシステムでは、それぞれの部分構造直面するかもしれないよくある問題システムを構成する各部の構造頻繁良いことも悪いことも、そして不利な部分がシステム全体のレベルを決定する場合が多い:
• メモリの登場により、上記の問題は非常によく解決され、ノイマン型アーキテクチャのコンピュータが動作を開始すると、IO デバイス (一部の外部メモリ デバイスを含む) がバイナリデータをいつでもメモリに書き込んだり、メモリに読み込んだりできますを形成し、実行する演算項目（プログラム）、特定の瞬間および特定の命令の下で、CPU はメモリからデータをフェッチして計算を実行します。このアーキテクチャの効率が高い理由は次のとおりです。
  • メモリと IO デバイス間のデータ対話のプロセスは次のとおりです。いつでも (コンピューターが実行されている限り) 実行できます。CPU が計算を実行するためにメモリからデータをフェッチする必要があるとき、大量のデータがメモリにロードされています (つまり、フォン ノイマン システムは操作間の時間間隔行われなければデータロード)
  • メモリ自体は、データの保存と読み書きのために特別に設計されたハードウェア ユニットです (CPUに物理的に接続されている）、CPUとのデータ交換効率が比較的高い。

3. オペレーティング システムとプロセス

オペレーティング·システム

• ノイマン型アーキテクチャのコンピューターには次の特徴があります。
  • メモリ+CPUのセット構造は、さまざまなIOデバイスに適応するために使用できます(機能を実現する前に、命令セットとデータをメモリにロードするだけで済みます)。各種IOデバイス、現時点では必要ですこれらの IO デバイスを管理します(ハードウェア管理)
  • コンピュータが動作しているとき、大量のアルゴリズム(データと命令セット (本質的にはデータも))、現時点ではこれらのプログラムも管理する必要があります(ソフトウェア管理)
• ノイマンシステムコンピュータの複雑さオペレーティング システムが誕生し、オペレーティング システムはハードウェアとソフトウェアの管理に特化しました。一連の特別なデータと命令セットオペレーティング システムは、フォン ノイマン システム コンピューターの実行時に、特殊なソフトウェアとして最初にメモリにロードされます。
• オペレーティング システムとコンピュータ システム:
  
• オペレーティング システムは C 言語で実装されており、ハードウェアとソフトウェアのリソースを管理する前に、各ハードウェアとソフトウェア オブジェクトを管理する必要があります。説明して整理する（これはすべての経営行動の前提です）、いわゆる記述は、管理対象オブジェクトを記述する構造を定義する、 その後管理対象オブジェクトを記述する構造個別のデータ構造に編成されます。
• ハードウェアのオペレーティング システム管理本質はドライバーを管理する, したがって、オペレーティング システムが本質的に、管理されるオブジェクトはプログラムです
• オペレーティング·システムコンピュータ管理の性質それは本当ですハードウェアおよびソフトウェアのリソース オブジェクトを記述する構造で構成されるデータ構造操作の追加、削除、確認、変更
  
• PCB --> プロセス制御ブロック (プロセス制御ブロック)

Linux システムのプロセス

• プログラム (バイナリ データ) が Linux システムにロードされると、Linux システムはプログラムを記述するtask_struct構造を自動的に作成します(プロセス制御ブロック) を作成し、それをさまざまなカーネル データ構造に編成します。
  • 記憶の中でtask_struct 構造体そして、 == 対応するプログラム (バイナリデータ) == が Linux システムのプロセスを構成します (この 2 つは必須です)
• Linux のプロセス制御ブロック
• Linux プロセス制御ブロックの内容