一、冯诺依曼体系结构
我们常见的计算机，如笔记本；不常见的计算机，如服务器等都是基于冯诺依曼结构来组织起来的。
大多数我们所认识的计算机都是由一个个硬件组成：
- 输入设备：键盘、话筒、摄像头、磁盘、网卡等。
- 中央处理器（CPU）：包含运算器和控制器等。
- 运算器：完成算术运算、逻辑运算。
- 控制器：执行代码、进行逻辑控制、响应外设等。
- 输出设备：显示器、扬声器、磁盘、网卡、打印机等。
关于冯诺依曼结构，强调几点：
- 这里的存储器指的是内存，而磁盘和ssd等一般叫做外存，属于输入输出设备的范畴。
- 不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设。
- 输入或输出设备要输入或者输出数据，也只能写入到内存或者从内存读取。
- 所有设备只能和内存打交道。
在日常我们所写C/C++程序时，都需要经过编译形成可执行程序，然后加载到内存，那么为什么需要加载到内存呢？
因为从效率角度来看，输入输出设备 << 内存 << CPU。离CPU越近，效率和成本越高；反之离CPU越远、效率和成本变低。
- CPU在数据层面不和外设直接打交道，只会和内存打交道， 因为外设的效率太低。
- 外设不和CPU直接打交道，只和内存打交道， 与上面不同的在于，程序加载到CPU会进行 预加载，这样CPU可以随时从内存取用。
- 内存的本质就是外设和CPU之间的缓存，所以计算机的效率以内存速度为主（这样做的意义在于引入内存，使用冯诺依曼架构，可以让用户以不怎么高的成本获得效率不错的计算机，内存让计算机更有“性价比“）。
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二、操作系统
2.1 操作系统的概念
操作系统是什么？操作系统是一个进行软硬件资源管理的软件。
计算机硬件刚开始产生的时候，是没有操作系统的，当时人们需要依靠 “开关” 来控制01的输入，从而与计算机做交互。
后来随着计算任务越来越多，那么就需要有一种软件来把不同的人的计算需要调度起来，于是便写了一个专门的调度程序，随着这个程序的发展，人们开始给这个程序起名叫做操作系统。
狭义上的操作系统就是操作系统内核（包括后面的文章所谈论的操作系统皆是指内核），在内核层面上操作系统主要做的工作：进程管理、文件管理、内存管理、驱动管理。
2.2 设计操作系统(OS)的目的
在计算机世界中，几乎所有的软硬件体系结构，本质都是层状的：
操作系统存在的必要性（目的）：
- 管理好软硬件资源。
- 给用户提供一个稳定的、安全的、高效的运行环境。
而我们使用计算机，大部分情况是在使用计算机的什么呢？ 假设写了一个C语言程序，通过调用printf()函数来向屏幕进行打印信息，就是通过函数来调用显示屏硬件；或者是写一个通信程序，当发出消息时就是调用网卡进行相应操作。
所以本质上使用计算机就是在通过软件来访问硬件资源。 但是计算机的硬件资源是有限的，而我们要完成的操作是无限的，这就要求必须要把硬件资源管理好。
2.3 如何理解“管理”
在一个学校内，存在着校长、辅导员、以及学生三个角色。此时把整个学校看做一个系统。校长显然不能进行对学生的直接管理，而是由辅导员将学生的个人信息、成绩以及日常表现上报，来让校长进行决策。
恰好这个校长以前是个程序员，于是他便使用结构体来对每个学生的个人信息、成绩、日常表现进行描述；通过某种特定的数据结构来组织起来一个个的学生节点。当一个学生需要退学或者被开除时，就不需要校长亲自找到这个学生告诉他：“你被开除了”。而是对数据结构进行增删查改便可以完成。
所以计算机管理软硬件就是这样的：
- 用struct结构体描述。
- 通过链表或其他高效数据结构组织。
而总结起来就是六个字：先描述，再组织。
所以即使我们不知道操作系统内部是怎么实现的，但可以确定，操作系统中有着大量的结构体，而对软硬件资源管理，就是对内部的数据结构进行“增删查改”。
