1.计算机和操作系统
1.计算机和操作系统
注意
注意:本文中的一些超链接你可能会打不开,那很可能是因为需要 科学上网。
一、计算机的基本组成和工作原理
先来一段计算机导论节选:
当然,我知道你一定没耐心看完。
扼要总结
现代的大部分计算机基本都是采用的 冯·诺依曼结构,虽然计算机架构经过了多年的改良和优化,但实际上都没有跳脱出这个结构。
冯.诺依曼确定了 计算机结构 中的 5 大部件:
- 输入设备: 如键盘、鼠标、触摸屏、游戏手柄、麦克风、摄像头等。
- 输出设备: 显示器、打印机、扬声器、投影仪、手机屏幕等。
- 存储器: 如内存条、硬盘、SD 卡、寄存器等,分为内存和外存。
- 运算器: 计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件,又叫做
算术逻辑部件(ALU)
。 - 控制器: 计算机的神经中枢,指挥全机中各个部件自动协调工作。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”。
现如今为了方便,运算器
和控制器
全部集成到同一个芯片上,统称为中央处理器(CPU)
,其功能是从寄存器中取出指令、解释指令并执行指令。所以下面这张图更符合当下市场情况:
![冯·诺依曼体系结构](/assets/computer_basic-DUrqCXqX.png)
如果自己亲手组装过电脑主机的话你应该知道,你最少需要购买CPU、主板、内存、电源、硬盘。
除此之外如果想让这些部件良好的运行,还需要散热器、机箱。如果想运行一些高画质的游戏,还需要GPU。其中主板上会包含 HDMI 接口,外设控制器,甚至是 蓝牙
和 Wi-Fi
模块。
如果我们进一步把 CPU、GPU、外设控制器,内存,网络连接模块等硬件功能集中到一块芯片上,那么这块芯片就被称为 SOC
(System on a Chip),如高通骁龙、Apple M1等。
CPU,存储器,外设控制器等模块都是无法独立运行的,模块之间的协作都是需要数据传递和能量消耗的,所以SOC
把这些模块都集中在一个芯片上,信息之间的传递路径就会变得非常短。所以 SOC
的运行能效比传统的 CPU
要高很多,非常适合电源局促的移动设备。
这就是
苹果M系列芯片
笔记本电脑续航牛逼的核心原因。
CPU 读取存储器中的程序和数据,完成一系列计算后再传递给外设控制器,然后对应的输出设备再做出相应的反应。我们生活中,大到火箭空间站,小到电视遥控器,路由器,电视机,手机。任何带有芯片控制的机器,其工作原理都基本类似。
对,没错,任何传统物件只要带上一颗芯片,就能被称为
智能设备
,这块芯片如果还能联网,就变成了物联网
这里有一个视频讲解:
以上的这些部件都被称之为硬件,硬件是软件运行的基础,也决定了一个设备能力的上限
。如果对应的硬件能力不存在,则功能就无法实现。比如你下载了一个音乐播放器,如果扬声器损坏或没有,你也是无法播放音乐的。
但是,如果没有对应的软件,再牛逼的芯片也无法发挥作用,就像一个年轻力壮的植物人
一样。
接下来我们要认识一下,世界上最复杂的软件之一: 操作系统
二、操作系统初识
这里放上一篇写的非常好的文档
https://lfool.gitbook.io/operating-system/untitled-1/1.-cao-zuo-xi-tong-gai-lun-gong-neng
简明扼要
操作系统(Operating System,OS)是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源分配;以提供给用户和其他软件方便的接口和环境;它是硬件基础上的第一层软件,是硬件和其它软件沟通的桥梁。
操作系统会控制其他程序运行,管理系统资源,提供最基本的计算功能,如管理及配置内存、决定系统资源供需的优先次序等,同时还提供一些基本的服务程序,例如:
用户接口
操作系统需要为用户提供一种运行程序和访问文件系统的方法。如常用的 Windows 图形界面,安卓和 iOS 的触控式反馈等, 可以理解为一种用户与操作系统交互的方式。
用户接口还包含一个重要的分类: shell。
如最常见的 Windows Explorer 就是一种图形界面shell
;还有 Linux 上默认的 Bash shell,一般也被称作文字界面
;MacOS 上默认的Zsh shell;当然还包括 Windows 上的 PowerShell等。文件系统
提供计算机存储信息的结构,信息存储在文件中,文件主要存储在计算机的内部硬盘里,在目录的分层结构中组织文件。文件系统为操作系统提供了组织管理数据的方式。进程管理
当计算机启动时,会自启动许多系统服务程序,执行安装文件、启动网络服务、运行预设任务,启动驱动程序等,进程管理可以很方便的去管理这些进程。安装和卸载程序
提供软件的卸载和安装服务,让用户可以随心所欲的拓展系统功能。
当然,除上述 4 条之外,操作系统还会提供非常非常多的功能和软件,但上面 4 个基本的功能是大多数系统都会有的。所以想要快速熟悉一个操作系统,上述 4 个功能是首当其冲需要掌握的。
常见的操作系统如:Windows , MacOS , Linux ,Android , iOS ,以及 各种 类 Unix 系统。
除此之外,还有根据硬件专门定制的简洁系统,一般被称为嵌入式操作系统。
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0