一、冯诺依曼体系结构（Von Neumann Architecture）
冯・诺依曼体系结构是现代计算机的核心设计思想，由美籍匈牙利科学家冯・诺依曼于 1945 年提出，其核心是 "存储程序、程序控制 "，奠定了当代计算机的硬件架构基础。目前绝大多数的计算机都遵循这种结构。
冯诺依曼体系结构规定计算机由运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备五大部件组成：
【运算器】
• 执行算术运算（加减乘除）、逻辑运算（与 / 或 / 非、比较），是计算机的 "计算核心"。
【控制器】
• 读取存储器中的指令，译码后协调其他部件按顺序执行（如控制运算器运算、存储器读写），是 "指挥中心"。
【存储器】
• 即内存，统一存储程序（指令序列）和数据（运算对象），可随机访问（按地址读取 / 写入）。
【输入设备】
• 将外部信息（如用户操作、数据文件）转换为计算机能识别的二进制信号。
• 常见的输入设备：键盘，磁盘，网卡等。
【输出设备】
• 将计算机处理后的二进制结果转换为人类可理解的形式（如文字、图像、声音）。
• 常见的输出设备：显示器，磁盘，显卡，音响等。
补充：
• 每个硬件都是独立的存在，彼此之间传输数据其实是依赖"总线"来进行的，即各个硬件通过总线链接。总线又分为：系统总线与IO总线。
• 上述的存储器指的是 内存。
二、理解冯诺依曼体系结构
1、为什么不让IO设备直接与CPU交互？
CPU处理数据的速度太快了，输入输出设备的数据传输速度跟不上，就会导致CPU在数据处理时还要等外设（输入输出设备），那效率就大打折扣了。
类似于木桶效应，如果让IO设备于CPU直接交互，此时计算机的性能只能取决于外设。
怎么解决呢？让内存在外设和CPU之间进行一定的缓冲，即先将大量的数据加载到内存，然后让CPU 与内存之间进行数据传输，而内存的读写数据的速度更快，就可以减少CPU等待外设传输数据的时间。
同时，外设向内存传入数据和CPU从内存获取数据可以同时进行，互不干扰，也可以提高效率。
内存虽快，但与CPU还是有一定的差距，所以，又有了介于内存和CPU之间的高速存储区域，如寄存器，L1，L2和L3高速缓存。但是这类的存储数量少，空间小，也更贵。
总之：一切外设（输入输出设备）只和内存打交道。
2、数据传输实例：QQ聊天数据流动
假设你给你的对象发消息（假设有对象），其实就是两台冯诺依曼体系结构在进行数据流动。
三、操作系统的概念
操作系统是计算机软硬件管理的系统软件，是连接用户与硬件的桥梁，也是应用程序运行的基础环境。
它通过统一管理 CPU、内存、外设等资源，提供高效稳定的运行环境，实现用户与计算机的交互，并为应用程序提供标准化接口。
• 内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
• 其他程序（例如函数库，shell程序等等）
四、为什么要有操作系统？
• 对下，与硬件交互，管理所有的软硬件资源
• 对上，为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境
不可能让用户去直接访问硬件，这样是不安全的，而且非常不方便。操作系统则可以将软硬件管理起来，更方便我们使用。操作系统其实就是管理软硬件的一种手段。
五、理解操作系统的管理方式
操作系统的核心功能就是管理，那么它是怎么管理软硬件的呢？
这个我们可以类比到学校校长是怎么管理学生的呢，首先校长（操作系统）不可能是每天面对面监督学生；实际上校长就是通过辅导员获取到学生的各个数据，比如学号，成绩，年纪等等。然后对这些数据进行管理，就相当于管理学生了。开除（删除你的学籍），当你挂科太多留级（修改你的数据）...
可是学校不止一个学生，每个学生都有各自的一份数据，所以还要把这些数据组织起来，方便管理。
最终对学生的管理就转化为了对这些数据的增删查改了，即通过数据管理实现对象管理。
对应到操作系统，其实就是先把软硬件核心属性用一个结构体 "打包"，因为操作系统的底层是用C语言实现的；然后将所有的软硬件各自的结构体组织起来（可以用链表或其他更高效的数据结构组织），就可以实现统一管理了。
所以一句话就是：先描述，再组织。
后面操作系统对进程的管理利用了先描述，再组织的方式。
六、系统调用与库函数
这个不难理解，假设银行是一个操作系统，金库是硬件，它的作用就是管理每个客户的钱并为客户提供服务。那银行允许你直接访问硬件（金库）嘛，当然不能，这样非常危险。真正的是为你提供不同的窗口，你需要咋样的服务就到对应的窗口。
操作系统也一样，不允许你直接访问硬件。也是为你提供了不同的接口或者库函数：
在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用， 这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用。
系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部 分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开 发。
