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冯诺依曼体系

冯诺依曼体系是现代计算机的核心架构，由英特尔的戈登·诺依曼在1945年提出。这一体系将计算机的功能划分为两部分：control unit（控制器）和 datapath（数据路径）。如今，几乎所有的PC和服务器都基于这一体系运作。

输入输出设备

• 输入设备：负责接收外界的动作或指令。常见的输入设备包括鼠标和键盘、触控屏。
• 输出设备：将计算机处理的结果显示给用户。典型的输出设备有显示器和打印机。
• 硬盘和网卡：在现代系统中，它们同时充当输入输出设备，但工作机制有所不同。硬盘负责存储和管理大量数据，网卡负责通过网络进行数据传输。

存储器

存储器的主要作用是快速访问和存储数据。其内存天线（DRAM）是最常用的储存介质。

控制单元

CPU（Central Processing Unit）是执行指令的核心设备，包括控制器和运算器。控制器负责解码指令并发送执行命令，运算器负责进行算术和逻辑运算。

数据读写效率

CPU执行指令时，通常会使用CPU缓存来快速访问数据，这种方式比访问内存更快。而内存的数据访问速度又快过硬盘，硬盘是存储程序代码和数据的主要介质，读写速度相对较慢。

硬盘和网卡被视为需要重点管理的外设。硬盘负责存储大量程序和文件，网卡则负责与其他网络主机进行数据交换，这也是你上网时发出的网络请求通过网卡进行。

PCB结构管理进程

PCB（印刷路线板）上布置了各种电子元件，负责协调各部分的工作。系统通过PID（进程标识符）来管理进程，确保每个进程都能得到适配资源。

• 进程：程序在运行之后，表现为进程。进程是系统分配CPU、内存等资源的最小单位。每个进程都有唯一的PID。

进程调度

现代操作系统采用时间片轮转调度法，让多个进程在同一CPU上做时间片内的切换。一个时间片结束后，系统会切换到其他进程，确保CPU始终在运行。

进程状态包括：

• 运行态：正在执行代码片段。
• 就绪态：暂停执行等待调度。
• 并发：多个进程在一个CPU上交替运行。
• 并行：多个进程在多个CPU上同时运行。

内核态与用户态

操作系统划分内核态和用户态两种运行状态：

• 内核态：处理需要最高权限的安全性要求的任务，如文件操作、设备管理等。
• 用户态：供用户程序直接调用，通常不涉及高权限操作，安全性较高。

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