1. 冯诺依曼体系结构
1. 存储器指的是内存。磁盘或 U 盘一般对应的是输入输出设备，是外存。 2. 外设: 输入设备：鼠标、键盘、摄像头、话筒、磁盘、网卡… 输出设备：显示器、播放器硬件、磁盘、网卡 3. 中央处理器 CPU: 运算器：对数据进行计算任务（算术运算、逻辑运算） 控制器：对计算机硬件流程进行一定的控制
总结：各硬件都是独立的个体，各个硬件单元必须用'线'连接起来才能发挥作用，线即总线。CPU 和内存交互的总线叫系统总线，内存和外设输入输出设备间的总线叫 IO 总线。
1.1 数据传输
数据是从输入设备输入到存储器（内存）当中，再交由 CPU 进行计算，完后返回传输给存储器，最后由存储器传输到输出设备。
三者的（访问/交互）时间存在巨大差距：
- 纳秒级别：CPU（0.1~10ns）、内存（50–200ns）；
- 微秒级别：SSD（10~1000μs）、部分高速外设；
- 毫秒级别：机械硬盘（5~20ms）、低速外设（如鼠标、键盘响应）
为什么不去掉内存，让外设直接与 CPU 进行交互？
认为内存和 CPU 往返交互多了两个过程所以这样并没有提升多少效率，但并非如此。
- 若去掉内存，整机运行数据是串型的，而 CPU 和外设的操作时间太多数量级，导致 CPU 运行数据结束后得花远超计算所需的时间去等待外设数据的传输，从而大大降低了整机的运行效率。
- 若加上内存运行，外设中的数据可预加载到内存中，内存可以在外设加载数据的同时进行其他数据的运算，其他运算完成后就可以处理刚加载的数据，也就是加载数据可以同时进行运算，整机的数据处理是并行结构的，整机效率就以 CPU 的运行效率为主。
总结：
- 存储器（内存）是硬件级别的缓存空间，在冯诺依曼体系结构中处于核心地位。
- 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）。外设（输入或输出设备）要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。
- 这就决定了一个程序要运行，必须先加载到内存中运行；并且运行的结果也会在内存中缓存起来，是否显示取决于是否立马刷新出来，如进度条小程序。
事例帮助理解（忽略网络方面的知识）：
- 登录软件与别人聊天：你的机器是冯诺依曼体系结构，首先你的软件会加载到内存中去，发送信息是从你的输入设备键盘上读取信息到内存，再交由 CPU 进行打包信息的计算返回给内存，最后由内存发送信息到输出设备到网卡中（顺便在显示器上打印这样自己能看到），再通过网络将网卡中信息传输给另一台冯诺依曼机器。
- 文件的传输过程：比如在软件上想将文件传输给别人，也是按照冯诺依曼体系结构来传输，与上文聊天的操作基本相同，只是文件发出者的输入设备变成磁盘，接收者的输出设备变成磁盘，总结来看就是有一个磁盘发送到另一个磁盘的过程。
2. 操作系统
概念：任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统 (OS)。笼统的理解，操作系统包括：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）。这是宏观上的说法，一般微观上仅指的是内核。
是什么：操作系统是一款进行管理的软件。
为什么需要：
- 帮助用户管理好下面的软硬件资源。
- 为了给用户提供一个稳定、高效、安全的运行环境。 二者结合，通过 1 的手段，达成 2 的目的。
系统调用和库函数概念：
- 操作系统内部会有各种数据，可操作系统不相信任何用户。
- 操作系统为保证自己的数据安全，也为了保证给用户能够提供服务，操作系统会以接口的方式给用户提供调用的入口，来获取操作系统内部的数据。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。 ps: 所有访问操作系统的行为，都只能通过系统调用完成。所有开发语言都建立在系统调用接口之上。
