Linux 计算机基础

Posted 2020-12-05

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux 计算机基础相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

计算机系统

计算机硬件

计算机（Computer）：俗称电脑，是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序对海量数据进行自动、高速地处理，然后把处理结果输出的现代化智能电子设备

发展历史：

第一代计算机(1946-1957)电子管时代

第二代计算机(1958-1964)晶体管时代

第三代计算机(1965-1970) 集成电路时代

第四代计算机(1971以后) 大规模集成电路时代

1946年,世界上第一台计算机ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)在美国宾州大学诞生，是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的。使用了17468只电子管，占地170平方米,重达30吨，耗电174千瓦，耗资40多万美元。每秒可进行5000次加法或减法运算

CPU

主频：主频是CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)，是CPU运算时的工作的频率（1秒内发生的同步脉冲数）的简称。单位是Hz。一般说来，主频越高，CPU的速度越快，由于内部结构不同，并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样

外频：系统总线的工作频率，CPU与外部（主板芯片组）交换数据、指令的工作时钟频率

倍频：倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数

三者关系是：主频=外频x倍频

高速缓存（cache）：高速交换的存储器。CPU缓存分为一级，二级，三级缓存，即L1，L2，L3

内存总线速度(Memory-Bus Speed): 一般等同于CPU的外频，指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度

地址总线宽度:决定了CPU可以访问的物理地址空间

阵列卡

Raid卡：

用来实现RAID的建立和重建，检测和修复多位错误，错误磁盘自动检测等功能。RAID芯片使CPU的资源得以释放

阵列卡（RAID卡）的作用

阵列卡把若干硬盘驱动器按照一定要求组成一个整体、由阵列控制器管理的系统。

阵列卡用来提高磁盘子系统的性能及可靠性

阵列卡参数

支持的RAID级别

阵列卡缓存

电池保护

计算机硬件组成部分

服务器

服务器Server是计算机的一种，是网络中为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，服务器在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发布及数据管理等服务

服务器按应用功能可分为：

Web服务器、数据库服务器、文件服务器、中间件应用服务器、日志服务器、监控服务器，程序版本控制服务器、虚拟机服务器、邮件服务器、打印服务器、域控制服务器、多媒体服务器、通讯服务器、ERP服务器等

服务器按外形分类：

塔式服务器、机架式服务器、刀片式服务器

服务器分类

按照CPU体系架构来区分，服务器主要分为两类：

非x86服务器：使用RISC（精简指令集）或EPIC（并行指令代码）处理器，并且主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器，指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分执令，CPU主要有Compaq的Alpha、HP的PA-RISC、IBM的Power PC、MIPS的MIPS和SUN的Sparc、Intel研发的EPIC安腾处理器等。这种服务器价格昂贵，体系封闭，但是稳定性好，性能强，主要用在金融、电信等大型企业的核心系统

x86服务器：又称CISC（复杂指令集）架构服务器，即通常所讲的PC服务器，它是基于PC机体系结构，使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片的服务器。目前主要为intel的Xeon E3，E5，E7系列，价格相对便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高

存储基础知识---存储网络

存储网络：

DAS-----直接连接存储(Direct Attached Storage)

NAS-----网络连接存储(Network Attached Storage)

SAN-----存储区域网络(Storage Area Networks)

直接存储(Direct Attached Storage)。

存储设备与主机的紧密相连

?管理成本较低，实施简单

?储时直接依附在服务器上，因此存储共享受到限制

?CPU必须同时完成磁盘存取和应用运行的双重任务，所以不利于CPU的指令周期的优化，增加系统负担

网络连接存储(Network Attached Storage)：

通过局域网在多个文件服务器之间实现了互联，基于文件的协议（NFS、SMB/CIFS ），实现文件共享

?集中管理数据，从而释放带宽、提高性能

?可提供跨平台文件共享功能

?可靠性较差，适用于局域网或较小的网络

存储区域网络(Storage Area Networks，SAN)

利用高速的光纤网络链接服务器与存储设备，基于SCSI，IP，ATM等多种高级协议，实现存储共享

?服务器跟储存装置两者各司其职

?利用光纤信道来传输数据﹐以达到一个服务器与储存装置之间多对多的高效能、高稳定度的存储环境

?实施复杂，管理成本高

操作系统

OS: Operating System，通用目的的软件程序

硬件驱动

进程管理

内存管理

网络管理

安全管理

文件管理

OS分类：

服务器OS：RHEL, CentOS,WindowsServer,AIX

桌面OS：Windows 10,Windows 7,Mac OS，Fedora

移动设备OS：Andriod,ios,YunOS

开发接口标准

ABI: Application Binary Interface

ABI描述了应用程序与OS之间的底层接口,允许编译好的目标代码在使用兼容ABI的系统中无需改动就能运行

API：Application Programming Interface

API定义了源代码和库之间的接口，因此同样的源代码可以在支持这个API的任何系统中编译

POSIX: Portable Operating System Interface

IEEE在操作系统上定义的一系列API标准

POSIX兼容的程序可在其它POSIX操作系统编译执行

运行程序格式：

Windows: EXE, .dll(dynamic link library)，.lib

Linux: ELF, .so(shared object), .a

Library function和system call

用户空间：User space

用户程序的运行空间。为了安全，它们是隔离的，即使用户的程序崩溃，内核也不受影响

只能执行简单的运算，不能直接调用系统资源，必须通过系统接口（system call），才能向内核发出指令

内核空间：Kernel space

是Linux 内核的运行空间

可以执行任意命令，调用系统的一切资源

示例：

str= “www.baidu.com" // 用户空间

x = x + 100 // 用户空间

file.write(str) // 切换到内核空间

y = x + 200 // 切换回用户空间

第一行和第二行都是简单的赋值运算，在User space 执行。第三行需要写入文件，就要切换到Kernel space，因为用户不能直接写文件，必须通过内核安排。第四行又是赋值运算，就切换回User space

用户和内核空间

编程语言

低级语言

机器语言：0和1

汇编语言：和机器语言一一对应，与硬件相关的特有代码、驱动程序开发

中级语言：C

系统级应用、驱动程序

高级语言：java，Objective-C，C#，python，php，go

应用级程序开发

兼容分时系统

兼容分时系统Multics

为了进一步强化大型主机的功能，让主机的资源可以提供更多的使用者来利用，所以在1964年，由贝尔实验室(Bell)、麻省理工学院(MIT)及奇异公司(GE美国通用电气公司)共同发起了Multics（多路信息计算系统）的计划，Multics计划的目的是让大型主机可以同时支持300个以上的终端机连线使用。不过，到了1969年前后，由于计划进度缓慢，资金也短缺，所以该计划虽然继续在研究，但最终贝尔实验室还是选择了退出

GNU

?GNU（GNU is Not Unix）

?1984年由Richard Stallman发起并创建

?目标是编写大量兼容于Unix系统的自由软件

?官方网站：http://www.gnu.org

?GPL（GNU General Public License）

?自由软件基金会：Free Software Foundation

?允许用户任意复制、传递、修改及再发布

?基于自由软件修改再次发布的软件，仍需遵守GPL

?LGPL（Lesser General Public License）

?LGPL相对于GPL较为宽松，允许不公开全部源代码

?GNU操作系统：HurdHirdof Unix-Replacing Daemons