现代计算机(1)

概述

现代计算机解决的是复杂环境下程序运行的问题。
这就引出了以下问题：

• 程序如何存储在外存里?
• 程序如何装载在内存中，装载在哪里？
• 程序如何被CPU执行，CPU执行哪个程序？

现代计算机是通过操作系统（OS）来解决上述问题的。操作系统的作用是：

• 管理内存/外存/CPU资源
• 完成应用程序的执行

而其中所蕴含的现代计算机系统的工作思维是：

存储体系、磁盘存取、操作系统、作业与进程、程序执行的管理和控制
资源组合利用体系化、管理分工合作协同化、外在程序内在过程化、硬件不足功能软件化

现代计算机的存储体系

冯诺依曼计算机为我们解决了程序装在内存中，就可被CPU执行。然而，冯诺依曼计算机还存在以下的问题：

• 永久存储问题
• 存储容量问题
• 存储速度问题
• 存储器价格问题
  而为了解决上述问题，进行计算机的普及，现代计算机应运而生。
  首先介绍内存和外存以及他们在计算机中的作用。

内存：是按照地址进行访问的一种存储设施，是由半导体材料制作而成，具有电溢失性。地址是存储单元，每个存储单元含有1,2,4或8个单元，有速度快，价格高的特点，例如ROM/RAM。
外存：是由磁性材料构成的，外存可以永久保留信息，有速度慢，价格低的特点，例如硬盘/软盘。

内存在计算机中起到主存的作用，而外存则起辅存的作用。
现代计算中，存储体系实现了不同资源的组合优化。CPU和内存打交道。内存和外存打交道。而CPU由于和内存的材料想相似，所以CPU读取内存的时候按照存储单元进行读取，而读取外存的速度较慢，所以外存和内存之间进行存储块的交换，从而解决了存储容量小，存储速度慢，价格高的问题。
然而 ，还存在以下的问题：

• 程序如何存储在外存上面？
• 程序如何被装载在内存上，装载到哪里？
• 程序如何被CPU执行,CPU执行哪个程序？
  要解决上述问题，便需要一个资源管理者——操作系统。

操作系统

操作系统（Operating System:OS）是控制和管理计算机系统各种资源（硬件资源，软件资源，信息资源）、合理组织计算机系统工作流程、提供用户与计算机之间接口一结束用户对机器的各种操作需求并完成这些操作的一组程序集合，是最基本，最重要的系统软件。

操做系统是如何实行复杂性管理的呢？
1.分工。独立管理复杂环境中的每一个部分。

• CPU管理：调度CPU去执行哪一个程序。
• 内存管理：管理内存空间的分配和回收。
• 磁盘管理：管理磁盘信息的读写。

2.合作。以任务为驱动，中心任务就是“让计算机或者说CPU执行存储在外存上的程序”，各部件合作完成任务。

3.协同。当基本解决后，关键就是协同，“合作”和“同步”，“自动化”和“最优化”。

在这其中，体现出来一种化复杂为简单的思维方式。