馬哥教育網絡班21期+第1周課程練習

（一）計算機的基礎認識

      1. 馮諾依曼體系：

         運算器（ALU Arithmetic Logical Unit）：完成算數和邏輯運算。

         控制器（CU Control Unit）：發出各種控制信息，讓計算機各部件協調工作。

         存儲器（Memory）：記憶程序和數據的部件

         輸入設備（Inputdevice）：將程序和數據輸入的部件。

         輸入設備（Outputdevice）：將數據和其他信息輸出

      

上圖表明，計算機內部5大部件共有兩類信息流動，數據類（原始數據，中間結果，程序指令等）；控制類用單線表示，兩類都是用二進制0或1組成。數據輸入到存儲器要經過運算器，輸出時有運算器輸出到輸出設備，前提是有控制器發送控制信號完成的。計算機工作時將存放在存儲器上的程序逐條輸出到控制器，控制器執行指令發送到控制信號到其他4個部件。                   

   

      2.計算機的總線結構：

      數據總線（DB）：CPU與存儲器，I/O接口設備之間傳送數據信息（各種指令數據信息）的總線，雙向傳輸。

      地址總線（AB）：CPU向存儲器，I/O接口設備發出的地址信息，尋址能力CPU特有，因此單向傳輸。

      控制總線（CB）：CPU到存儲器，I/O接口設備的控制信號，有存儲器，I/O設備的應答，請求信號。

      控制信號包括：時序信號，狀態信號，命令信號（讀寫，繁忙，中斷）等。

     3.處理器架構（CPU所采用的指令系統）

       CISC的英文全稱為“Complex Instruction Set Computer”,即“復雜指令系統計算機”程序的各條指令是按順序串行執行的，每條指令中的各個操作也是按順序串行執行的。順序執行的優點是控制簡單，但計算機各部分的利用率不高，執行速度慢。主要有Intel，Amd系列

       RISC的英文全稱為“Reduced Instruction Set Computing”，中文即“精簡指令集”，它的指令系統相對簡單，它只要求硬件執行很有限且最常用的那部分執令，大部分復雜的操作則使用成熟的編譯技術，由簡單指令合成。目前在中高檔服務器中普遍采用這一指令系統的CPU，特別是高檔服務器全都采用RISC指令系統的CPU。在中高檔服務器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq（康柏，即新惠普）公司的Alpha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的Power PC、MIPS公司的MIPS和SUN公司的Spare。

（二）操作系統的基礎認識

      1. linux操作系統

Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統，是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務、支持多線程和多CPU的操作系統。它能運行主要的UNIX工具軟件、應用程序和網絡協議。

 

       用戶進程：運行在linux系統內核（sh csh tcsh ksh bash zsh 等）之上，一個龐大軟件集合。

       系統調用：內核的出口，用戶程序通過系統調用使用內核提供的功能或者更高級一點C庫調用。

       內核子系統：硬件驅動，進程管理，內存管理，網絡管理，安全管理等

       硬件：計算機硬件。

程序的運行模式：          

      用戶空間：用戶空間中的代碼指令運行在較低的特權級別ring3上，只能看到允許它們使用的部分系統資源，       并且不能使用某些特定的系統功能，也不能直接訪問內核空間和硬件設備，以及其他一些具體的使用限制

      內核空間：Linux系統對自身進行了劃分，一部分核心軟件獨立于普通應用程序，指令運行在較高的特權級別       上CPU ring0，它們駐留在被保護的內存空間上，擁有訪問硬件設備的所有權限，Linux將此稱為內核空間

運行程序格式ABI：

      Windows: EXE, dll(dynamic link library)

      Linux: ELF, so(shared object)

POSIX規范：Portable Operating System 只是規范了操作系統為應用級程序開發的API，沒有規范程序的ABI，因此       Windows和Unix，Linux的應用程序編譯成二進制后是不兼容的。

C程序運行過程：

      加深linux源碼安裝過程的認識

             

      預處理階段（cpp）：根據義字符#開頭的命令，修改原始C程序，例如#include <stdio.h>,就是告訴于處理器讀取系統頭文件stdio.h，插入到程序文本，形成另一個C程序，通常是以.i結尾的擴展名。

      編譯階段：編譯器（ccl）將hello.i文件翻譯成.s文件，它包含了一個匯編語言程序，加入了匯編代碼。

      匯編階段：編譯器（as）將.s文件翻譯成機器語言指令，形成機器可讀的二進制數據。

      鏈接階段：假如hello程序條用了printf函數，C庫，由編譯器提供，而printf函數存在一個名為printf.o的單獨的預編譯目標文件中，這個文件必須以某種方式并入到hello.o程序中，連接器（ld）負責這種并入，結果得到hello文件，他是一個可執行目標文件，加載到存儲器上，系統負責執行。

       2. linux操作系統不同發行版的區別和聯系

其中Gentoo，Archlinux，LFS可定制性很強，充分發揮硬件性能，但配置比較復雜，有時間單獨研究安裝使用下再總結了。

     3.linux的哲學思想

      一切皆文件：對所有文件（目錄、字符設備、塊設備、 套接字、打印機等）操作，讀寫都可用           fopen()/fclose()/fwrite()/fread()等函數進行處理（VFS）。屏蔽了硬件的區別，所有設備都抽象成文件，提供統一的 口給用戶。

      由眾多單一目的小程序組成：一個程序只實現一個功能，組合小程序完成復雜任務。

      盡量避免跟用戶交互：使用腳本編程，以自動完成某些功能。

      使用純文本文件保存配置信息：一款使用的文本編程器即能完成系統配置和軟件配置工作。

（三）linux操作系統的FHS和基礎命令

     1.Filesystem Hierarchy Standard（文件系統目錄標準）

/boot：引導文件存放目錄，內核文件(vmlinuz)、引導加載器(bootloader, grub)都存放于此目錄；

/bin：供所有用戶使用的基本命令；不能關聯至獨立分區，OS啟動即會用到的程序；

/sbin：管理類的基本命令；不能關聯至獨立分區，OS啟動即會用到的程序；

/lib：基本共享庫文件，以及內核模塊文件(/lib/modules)；

/lib64：專用于x86_64系統上的輔助共享庫文件存放位置；

/etc：配置文件目錄(純文本文件)；

/home/USERNAME：普通用戶家目錄；

/root：管理員的家目錄；

/media：便攜式移動設備掛載點；

/mnt：臨時文件系統掛載點；

/dev：設備文件及特殊文件存儲位置；

b: block device，隨機訪問

c: character device，線性訪問

/opt：第三方應用程序的安裝位置；

/srv：系統上運行的服務用到的數據；

/tmp：臨時文件存儲位置；

/usr: universal shared, read-only data；

bin: 保證系統擁有完整功能而提供的應用程序；

sbin:

lib：

lib64：

include: C程序的頭文件(header files)；

share：結構化獨立的數據，例如doc, man等；

local：第三方應用程序的安裝位置；

bin, sbin, lib, lib64, etc, share

/var: variable data files

cache: 應用程序緩存數據目錄；

lib: 應用程序狀態信息數據；

local：專用于為/usr/local下的應用程序存儲可變數據；

lock: 鎖文件

log: 日志目錄及文件；

opt: 專用于為/opt下的應用程序存儲可變數據；

run: 運行中的進程相關的數據；通常用于存儲進程的pid文件；

spool: 應用程序數據池；

tmp: 保存系統兩次重啟之間產生的臨時數據；

/proc: 用于輸出內核與進程信息相關的虛擬文件系統；

/sys：用于輸出當前系統上硬件設備相關信息的虛擬文件系統；

/selinux: security enhanced Linux，selinux相關的安全策略等信息的存儲位置；

       2.基礎命令

格式 ： Command 選項 參數

       選項：長選項– 短選項-   參數：要處理的文件，有的命令可以有多個參數

命令幫助：

 man COMMAND

 手冊頁：/usr/share/man

 man1 … man8

 man1: 用戶命令

 man2: 系統調用

 man3: C庫調用

 man4: 設備文件及特殊文件   

 man5: 配置文件格式

 man6: 游戲

         man7: 雜項

 man8: 管理類的命令

         注意：有些關鍵在不止一個章節中存在幫助手冊；

     要查看指定章節中的手冊：man # COMMAND，1，5,8比較常用。

man命令的操作方法：

         Space, ^V, ^f, ^F: 向文件尾翻屏；

         b, ^B: 向文件首部翻屏；

         d, ^D: 向文件尾部翻半屏；

         u, ^U: 向文件首部翻半屏；

         RETURN, ^N, e, ^E or j or ^J: 向文件尾部翻一行；

         y or ^Y or ^P or k or ^K：向文件首部翻一行；

         q: 退出；

         #：跳轉至第#行；

         1G: 回到文件首部

         G：翻至文件尾部

ifconfig命令：已被廢棄的命令，建議以后使用ip命令

查看所有網卡

查看網卡詳細統計數據

臨時給網卡配ip

禁用啟用網卡

 

echo命令：

-e 允許轉義符 -n 不允許自動添加換行符換行

轉義符：反斜線 報警 退格鍵 ESC鍵 換頁符 換行符 回車鍵 Tab鍵

pwd 命令：打印出當前工作目錄（絕對路徑）

export命令：查看和臨時更改登錄shell的環境變量

shutdown命令：

-r reboot -h halt -H halt -P poweroff -c清除shutdown相關任務 -k 警告，用戶不能登錄，不關機

date命令：

常用FORMAT

%Y  YYYY格式的年份（Year）

%m  mm格式的月份（），01-12

%d   dd格式的日期（day of month），01-31

%H   HH格式的小時數（），00-23

%M  MM格式的分鐘數（），00-59

%S   SS格式的秒數（），00-59

%F   YYYY-mm-dd格式的完整日期（Full date），同%Y-%m-%d

%T   HH-MM-SS格式的時間（Time），同%H:%M:%S

%s   自1970年以來的秒數。C函數time(&t) 或者Java中 System.currentTimeMillis()/1000, new Date().getTime()/1000

%w   星期幾，0-6，0表示星期天

%u   星期幾，1-7，7表示星期天

注意以上格式是可以任意組合的，還可以包括非格式串，比如 date "+今天是%Y-%d-%m，現在是$H:%M:%S"

格式：date -d STRING

格式：date –date=STRING

格式：date -d STRING +FORMAT

顯示用STRING指定的日期時間（display time described by STRING, not ‘now’）

格式：date -s STRING

格式：date –set=STRING，date [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]：設置來設置系統時間

更多格式 man date 或 date –help

 

hwclock命令：

-r 顯示硬件時鐘 -s 同步硬件時鐘到系統時間 -w 同步系統時間到硬件時間

history命令：~/.bash_history 為命令歷史記錄文件，不退出不記錄，只會記錄在緩存中

-a: 追加本次會話新執行的命令歷史列表至歷史文件中；-d: 刪除歷史中指定的命令；-c: 清空命令歷史

!#: 調用歷史中第#條命令；!string：調用歷史中最近一個以string開頭的命令；!!: 上一條命令

tty命令：查看當前登錄終端 物理終端/dev/console 虛擬終端/dev/tty# 模擬終端/dev/ps/#

startx命令：讀取/etc/X11/xorg.conf進入圖形界面終端