計算機基礎知識

計算機系統


計算機系統組成的兩大部分


硬件系統

    主機

        中央處理器CPU{運算器,控制器}

        內存儲器{ROM,RAM}

    外部設備

        外部存儲器{硬盤、軟盤、光盤、磁帶等}

        輸入設備{鍵盤、鼠標、掃描儀等}

        輸出設備{顯示器、打印機、繪畫儀等}

        其他設備{調制解調器等}


軟件系統
    系統軟件

        操作系統

        程序語言處理系統

        數據庫管理系統

        服務程序{檢查、診斷、調試程序}

    應用軟件

        通用應用軟件{如office辦公軟件包等}

        專用應用軟件{用戶程序}


馮·諾依曼體系結構,1946提出,計算機五大結構:

    CPU{運算器,控制器}

    存儲器

    輸入設備

    輸出設備


計算器規模劃分和功能用途

巨型計算機:國防、科學計算(如我國天河一號)

大型計算機:科學計算、數據處理(如IBMz13)

小型計算機:數據采集(如IBM-AIX,HP-UNIX)

微型計算機:商業用途、辦公自動化等


服務器按照功能劃分

Web服務器、數據庫服務器、郵件服務器、文件服務器、中間件應用服務器、日志服務器、監控服務器,程序版本控制服務器、虛擬機服務器、打印服務器、域控制服務器、多媒體服務器、通訊服務器、ERP服務器等


服務器按外形分類:

塔式服務器、機架式服務器(rack)、刀片式服務器(集群服務器比較多)


現在的服務器,應當盡量避免單點故障(single failture)


服務器按照CPU體系架構分類:

非X86服務器:RISC、EPIC,特點是比較貴、穩定性好、性能強,一般用于金融、電信等大型企業核心。

X86服務器:CISC、特點是便宜、穩定性差。


主要生產服務器CPU的公司

INTEL:XEON至強、安騰

AMD:ALTHLON MP

IBM:POWER CPU


1.服務器硬件

主板mainboard、系統板systemboard或母板(motherboard)


組成計算機的主要電路系統,一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和面板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件


BIOS:BASIC INPUT OUPUT SYSTEM


2.內存:分為內存(RAM)和外存(ROM)


RAM:斷電后數據丟失


內存RAM帶寬的計算方法


DDR2 667 ,運行頻率333MHz,帶寬為

           333x2x64/8=5400MB/s=5.4GB/s

DDR2 800 , 運行頻率400MHz,帶寬為

           400x2x64/8=6400MB/s=6.4GB/s


ROM:斷電后數據可以保存(硬盤,U盤等)


硬盤的組成

    存儲介質(Media):盤片

    讀寫頭(Read Write Head):磁頭

    馬達(有5k4RPM、5k9RPM、7k2RPM、1wRPM、1.5wRPM等轉速)

硬盤容量存儲單位轉換

1byte字節=8bit位    

2^10 1024b=1k

2^20 1024K=1M

2^30 1024M=1G

2^40 1024G=1T

2^50 1024T=1P

2^60 1024P=1E

2^70 1024E=1Z

2^80 1024Z=1Y

2^90 1024Y=1B

注意,廠家的生產的硬盤是按10進制的,所以硬盤的容量并不和標準的2進制格式容量相同。


硬盤接口類型:

目前主流的硬盤接口為SATA和SAS接口,

因此,硬盤按接口類型可分為SATA硬盤和SAS硬盤。


服務器的性能短板:

如果CPU有每秒處理1000個服務請求的能力,各種總線的負載能力能達到500個,但網卡只能接受200個請求,而硬盤只能負擔150個的話,那這臺服務器得處理能力只能是150個請求/秒,有85%的處理器計算能力浪費了。在計算機系統當中,硬盤的讀寫速率已經成為影響系統性能進一步提高的瓶頸。


存儲網絡:

DAS—-直接連接存儲(Direct Attached Storage

存儲設備與主機的緊密相連。

管理成本較低,實施簡單。

儲時直接依附在服務器上,因此存儲共享受到限制。

CPU必須同時完成磁盤存取和應用運行的雙重任務,所以不利于CPU的指令周期的優化,增加系統負擔。


NAS—–網絡連接存儲(Network Attached Storage)

通過局域網在多個文件服務器之間實現了互聯,基于文件的協議(NFS、SMB/CIFS ),實現文件共享。

集中管理數據,從而釋放帶寬、提高性能。

可提供跨平臺文件共享功能。

可靠性較差,適用于局域網或較小的網絡。


SAN—–存儲區域網絡(Storage Area Networks)

利用高速的光纖網絡鏈接服務器與存儲設備,基于SCSI,IP,ATM等多種高級協議,實現存儲共享。

服務器跟儲存裝置兩者各司其職。

利用光纖信道來傳輸數據﹐以達到一個服務器與儲存裝置之間多對多的高效能、高穩定度的存儲環境。

實施復雜,管理成本高。


POSIX: Portable Operating System Interface

IEEE在操作系統上定義的一系列API標準

POSIX兼容的程序可在其它POSIX操作系統編譯執行


編程接口

低級語言

機器語言:0和1

匯編語言:和機器語言一一對應,與硬件相關的特有代

碼、驅動程序開發

中級語言:C

系統級應用、驅動程序

高級應用:java, Objective-C,C#,python, php

應用級程序開發


服務器三大操作系統

Windows:

Linux:GNU/Linux

Unix:

System:(Bell Lab)

AIX (IBM)

Solaris (SUN)

HP-UX (HP)

BSD: (BSRG)Berkeley System Distribution

NetBSD

OpenBSD

FreeBSD


Linux起源


1969unix誕生,(PS:linus也是1969年出生)

1984年:Richard Stallman發起GNU項目和自由軟件基金會

GNU是英文GNU is not Unix的意思

創建開源的UNIX實用工具版本,如GCC和VI軟件

創建通用公共許可證(GPL)

開源軟件許可實施原則

1991年:Linus Torvalds發布Linux

創建開放源碼,類Unix的內核,在GPL下發布

Linux操作系統:

Linux內核+ GNU工具=完整的類UNIX操作系統


Linux發行版


slackware:SUSE Linux Enterprise Server (SLES)

     opensuse桌面

debian:  ubuntu,mint

redhat:  rhel: redhatenterprise linux

每18個月發行一個新版本

CentOS:兼容rhel的格式

fedora:每6個月發行一個新版本

ArchLinux:輕量簡潔

Gentoo:極致性能,不提供傳統意義的安裝程序

LFS: Linux From scratch 自制Linux

Android: kernel+busybox(工具集)+java虛擬機


開源協議


開源:軟件和源代碼提供給所有人

自由分發軟件和源代碼

能夠修改和創建衍生作品

作者的代碼完善

軟件分類:商業,共享,自由


世界上的開源許可證,大概有上百種

GPLv2, GPLv3, LGPL(lesser):copyleft,WordPress

Apache: apache

BSD: bsd

Mozilla

Apache

MIT


wKiom1eVaHTAUkdtAAKR9saDaqw550.png



Linux哲學思想


1.一切皆文件(包括硬件)

2.由眾多目的的單一應用程序組成:一個程序只做一件事,且做好

3.組合目的的單一的小程序完成復雜的任務

4.盡量避免跟用戶交互

5.使用文本文件保存配置信息

6.提供機制,而非策略


其他未整理筆記


部分FHS理解


/根目錄

/boot kernel

/home 家目錄

/root root用戶的家目錄

/dev  硬件目錄

/etc  配置文件目錄

/usr  相當于windows系統的windows和program文件夾

/lib64庫文件目錄

/var  變化的文件,放日志之類的文件夾

/proc 內存數據,進程文件,虛擬的數據,不占用磁盤空間


LINUX磁盤分區


IDE

/dev/hda,hdb

/dev/hdc  老ide設備這個一般是光驅


SCSI

SATA

SAS

USB

/dev/sd[a-z],sdaa,sdab,sdaz,sdba….如此類推


MBR

主分區:一個磁盤<=4,

擴展分區: 最多一個+主分區<=4

/dev/sda1-4 主分區 , 主分區的號碼可以在1-4的范圍內自定義,但是建議默認就可以了

邏輯分區:

/dev/sda(5-n)


/dev/sda1  mount掛載  c:\testdir


GPT

支持2.2tb以上硬盤

主分區可以有多個


IDE

/dev/hda,hdb

/dev/hdc  老ide設備這個一般是光驅


SCSI

SATA

SAS

USB

/dev/sd[a-z],sdaa,sdab,sdaz,sdba….如此類推


MBR

主分區:一個磁盤<=4,

擴展分區: 最多一個+主分區<=4

/dev/sda1-4 主分區 , 主分區的號碼可以在1-4的范圍內自定義,但是建議默認就可以了

邏輯分區:

/dev/sda(5-n)


/dev/sda1  mount掛載  c:\testdir

GPT

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