关于第一篇Blog的补充与计算机概念

Posted 2020-12-01 whulaolao

　　今天拿到了《鸟哥的Linux私房菜》，翻开看了下第一章，想起了昨天安装Ubuntu的点滴，继续做下补充和记录吧。

　　首先是关于架构，鸟哥将这个定义为一切设计的起点，事实上的确是这样子，博主目前知道的两类指令集架构：RISC与CISC，R指的Reduce，C指的是Complex，之前谢老师在课堂上讲过，CISC上的80%的指令其实是很少用到的，因此才出现了RISC这种精简的架构，这种架构的执行性能较佳，例如ARM平台，指令的长度一致，那么架构也相应简单的多，而x86架构的指令非常复杂，长度也不一，架构也相应复杂得多，那么为什么还要这样做呢？鸟哥指出RISC要做复杂的事情，就要由多个指令来完成，即使如STM32H7一样号称是单指令周期做复杂操作也是需要很多周期哒。言归正传，博主现在使用的是CISC电脑，安装的也是x86-64架构的Ubuntu，那我只要是x86-64的电脑就会一样吗？当然不是，看看某东上CPU的价格相差这么远，就知道肯定不可能一样啦。

　　CISC指令集的CPU，比拼的不仅仅是整体结构，指令集也是它极大的特色之一，这里对于RISC其实也是一样哒，之前博主使用stm32f1平台运行FreeRTOS，里面查找就绪任务中优先级最高的算法依赖于ARM的指令集，而不需要向C51等普通MCU一样需要for循环查找，这样就可以大大提高CPU的响应能力啦，因此，买CPU的时候不要单看主频高就觉得它一定会更快噢（一把眼泪掉了下来，博主在今天之前一直是这么认为的）。

　　那么我们为什么以前安装Windows的时候会被告知当你的内存大于4G的时候需要安装64位系统，而内存小于4G的时候只能安装32位系统呢？首先要明确一个概念，操作系统承担的是硬件与应用程序的桥梁的作用，它就像是两个口，一个面向应用程序，一个面向硬件。博主以前写单片机的时候一开始使用的就是裸机编程，就是什么都直接调用底层API（也不算太底层，ST官方把寄存器操作都封装成了标准库），但是这样就会导致一个问题，当我的应用程序更改的时候，很多函数都需要重新写，同样，当我想把代码移植到另一个平台上的时候（例如TI上的），这样硬件API都更改了，整个软件也得大改，更别说任务调度算法了，因此操作系统是必要的，就像是一个社会需要不同的群体各司其职一样，那这里博主就暂时命名操作系统是政府吧。操作系统需要访问内存进行读写控制，那么如果是32位操作系统可以这样计算2*32=4294967296，就是所谓的4GB内存，读取位宽为32位，即便所有数据都表示地址，那么也仅仅只有4GB的访问空间，因此就算你给他安装64位系统，也无法发挥它的功效，而同理，当你的内存大于4GB的时候，你的操作系统却无法寻址到超越4GB内存，这是多么令人崩溃的事情呀！

　　那么操作系统究竟包含什么呢？一个是内核，另外一个则是系统调用。操作系统的内核层直接参考硬件规格写成，所以同一个操作系统程序不能够在不一样的硬件架构下运行，通常需要配置，以前博主移植FreeRTOS的时候也是要根据ARM核来进行内核裁剪哒，有很多宏定义下的代码是无法运行的！操作系统管理着整个硬件资源，包括了CPU、内存、输入输出以及文件系统等！所以昨天安装Ubuntu的时候我们就看到什么EXT4文件之流的。。。而管理CPU则是很重要很重要的一部分，FreeRTOS采用的抢占式任务优先级算法，就是为了榨干CPU的资源，你总不能一个Delay函数，CPU就什么也不干嘛，明明它还能去算别的东西呢！因此操作系统中任务的优先级以及管理也是特别重要的，那么到了Ubuntu中，博主留意到了还有一种新的，就是权限了，和Windows傻瓜式操作不一样，Ubuntu创建个目录都要sudo 再能mkdir噢，像petalinux又不可以在root权限下安装。。。

　　那么安装时的SWAP交换空间又是什么东西呢？这是因为系统所有的程序代码与数据都必须存放在内存中，但是当内存不足的时候怎么办呢？内核会提供虚拟内存的功能，当内存不足的时候就可以提供交换分区的功能，这不就是我们安装Ubuntu时的Swap分区嘛！

　　最后，想写写MBR与GPT的区别！旧式的MBR模式适用于机械硬盘（HDD），这是通过柱面号码进行划分的一种方式，而GPT格式，则是通过扇区号码进行划分！所以，制作U盘启动的时候一定要观察清楚！Rufus专业是专业但是一开始是很难以理解的，若你的硬盘是MBR模式，那么你制作GPT格式的Ubuntu是会崩溃的！

　　今天写着写着就到10点咯，不过还是很开心，博主不是计算机院的，但是这计算机真的好好玩鸭，同样的话，如果发现我的错误，请多多指教！