架構師之路002 大廈基石

管道化可否理解爲隨着瀏覽器成爲事實意義上應用的使用平臺,操作系統的功能變得單一,單一到只爲瀏覽器提供服務,從邏輯概念上可以理解爲服務器與瀏覽器之間數據傳輸的管道

馮·諾依曼體系結構的不凡之處在於,它想“解決一切可以用‘計算’來解決的問題”。爲了實現這個目標,馮·諾依曼引入了三類基礎零部件:中央處理器、存儲、輸入輸出設備。所有計算機都可以看做由 “中央處理器 + 存儲 + 一系列的輸入輸出設備” 構成。

架構的第一步是需求分析。從需求分析角度來說,關鍵要抓住需求的穩定點和變化點。需求的穩定點,往往是系統的核心價值點;而需求的變化點,則往往需要相應去做開放性設計。對於“電腦”這個產品而言,需求的穩定點是電腦的“計算”能力。需求的變化點,一是用戶“計算”需求的多樣性,二是用戶交互方式的多樣性。電腦的“計算”能力,最終體現爲中央處理器的指令集,這是需求相對穩定的部分。用戶“計算”需求的多樣性,最終是通過在存儲中的指令序列實現。計算機加電啓動後,中央處理器並不是按自己固有的“計算”過程進行,而是從一個固定的存儲地址加載指令序列執行。通常,這個固定的存儲地址指向計算機主板的 ROM 上的一段啓動程序(BIOS)。這段啓動程序通常包含以下這些內容。存儲設備的驅動程序,用以識別常規的外置存儲設備,比如硬盤、光驅、U 盤。基礎外部設備的驅動程序,比如鍵盤、鼠標、顯示器(顯卡)。設備和啓動配置的基礎管理能力。在外置存儲上執行程序的能力(中央處理器只支持在內存上執行程序,當然它也爲在外置存儲執行程序提供了一些支持,比如內存頁缺失的中斷處理)。將執行權轉移到外置存儲(第一次安裝操作系統的時候可能是光驅甚至是網絡存儲,平常通常是硬盤)上的操作系統啓動程序。這樣,操作系統就開始幹活了。這樣一來,“計算”需求的多樣性只需要通過調整計算機主板上的 BIOS 程序,乃至外置存儲中的操作系統啓動程序就可以實現,而不必去修改中央處理器本身。用戶交互方式的多樣性,則通過定義外部設備與中央處理器的數據交換協議實現。當我們把所有的變化點從電腦的最核心部件中央處理器剝離後,中央處理器的需求變得極其穩定,可獨立作爲產品進行其核心價值的演進。

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