N22-第一周博客：計算機及Linux系統的入門學習了解

                                             內容概要

                                    1.計算機的組成及基本功能

                                    2.Linux系統主要發行版本及其區別

                                    3.Linux系統哲學思想

                                    4.Linux系統獲取幫助信息的方法

                                    5.Linux系統發行版基礎目錄及其功能介紹

1.計算機的組成及基本的工作原理

    從世界上第一臺計算機“ENIAC”于1946年在美國賓夕法尼亞大學誕生至今，計算機的發展都遵循著馮諾依曼體系結構。
     在馮諾依曼體系結構中，計算機主要由五大部分組成，分別是控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備。

     CPU內包含制器、運算器、存儲器以及緩存設備

     控制器：是整個計算機的中樞神經，其功能是對程序規定的控制信息進行解釋，根據其要求進行控制，調度程序、數據、地址，協調計算機各部分工作及內存與外設的訪問等。

     運算器：運算器的功能是對數據進行各種算術運算和邏輯運算，即對數據進行加工處理。

     存儲器：存儲器的功能是存儲程序、數據和各種信號、命令等信息，并在需要時提供這些信息。

     輸入：輸入設備是計算機的重要組成部分，輸入設備與輸出設備合稱為外部設備，簡稱外設，輸入設備的作用是將程序、原始數據、文字、字符、控制命令或現場采集的數據等信息輸入到計算機。常見的輸入設備有鍵盤、鼠標器、光電輸入機、磁帶機、磁盤機、光盤機等。

     輸出：輸出設備與輸入設備同樣是計算機的重要組成部分，它把外算機的中間結果或最后結果、機內的各種數據符號及文字或各種控制信號等信息輸出出來。微機常用的輸出設備有顯示終端CRT、打印機、激光印字機、繪圖儀及磁帶、光盤機等。

    在存儲器內部是劃分成一個一個的存儲單元的，在每個單元叫Cell，每一個Cell的大小是8位二進制（8bit）=1字節（1Byte）

    在存儲器中最小存儲單元——字節

    在計算機中最小的信息單位是bit，也就是一個二進制位，內存中每一個Cell 都帶有編址的，用數字編址。

    32位CPU：數據存儲能力一次運算最大運算2^32個存儲單元

                 2^10=1024

                 2^32=2^10*2^10*2^10*4 Bytes

                         =1024*1024*1024*4 Bytes

                         =1024*1024*4 KB

                         =1024*4 MB

                         =4G

    所以32位CPU 最多使用4G 的內存條。       

（在計算機中最小的信息單位是bit，也就是一個二進制位，8個bit組成一個Byte，也就是字節。一個存儲單元可以存儲一個字節，也就是8個二進制位。計算機的存儲器容量是以字節為最小單位來計算的，對于一個有128個存儲單元的存儲器，可以說它的容量為128字節。如果有一個1KB的存儲器則它有1024個存儲單元，它的編號為從0－1023。存儲器被劃分成了若干個存儲單元，每個存儲單元都是從0開始順序編號，如一個存儲器有128個存儲單元，則它的編號就是從0-127。）

（存儲單元Cell：存儲單元一般應具有存儲數據和讀寫數據的功能，以8位二進制作為一個存儲單元，也就是一個字節。每個單元有一個地址，是一個整數編碼，可以表示為二進制整數。程序中的變量和主存儲器的存儲單元相對應。變量的名字對應著存儲單元的地址，變量內容對應著單元所存儲的數據。存儲地址一般用十六進制數表示，而每一個存儲器地址中又存放著一組二進制（或十六進制）表示的數，通常稱為該地址的內容。）

    程序寫好后放在外存上，運行時程序從磁盤裝在到內存上，程序由指令加數據組成，所以指令和數據都在內存上當運行程序時，CPU先讀取內存上的指令，指令告訴CPU要調取哪些數據，然后CPU在內存上取出數據所在的編址單元進行運算，第一條指令運算后還會有第二條、第三條指令…………，為了不耽誤程序執行的時間，所以CPU中的寄存器中就存著下一條指令在哪一個存儲單元放著，以方便CPU迅速執行下一條指令CPU的運算速度非?？欤鴥却娴倪\算速度很滿，比如CPU的頻率是2.5G赫茲，而內存的速度要比這慢得多，所以內存處理一次數據，可能CPU要空轉幾圈，所以為了實現這種速度的銜接，就引入了緩存的概念，在CPU內加入緩存—Cache。

2.Linux系統主要發行版本及其區別 

Debian： 

   Debian運行起來極其穩定，這使得它非常適合用于服務器。Debian這款操作系統派生出了多個Linux發行版。它有37500多個軟件包，這方面唯一勝過Debian的其他發行版只有Gentoo。Debian使用apt或aptitude來安裝和更新軟件。Debian這款操作系統無疑并不適合新手用戶，而是適合系統管理員和高級用戶。Debian支持如今的大多數架構（處理器）。 

RedHat:

   這是第一款面向商業市場的Linux發行版。它有服務器版本，支持眾多處理器架構，包括x86和x86_64。如果安全是關注的首要問題，那么紅帽企業級Linux的確是款完美的發行版，它使用YUM程序包管理器。

CentOS:

   CentOS是一款企業級Linux發行版，它使用紅帽企業級Linux中的免費源代碼重新構建而成。這款重構版完全去掉了注冊商標以及Binary程序包方面一個非常細微的變化。CentOS使用YUM來管理軟件包,非常穩定的程序包.

Fedora：

   小巧的Fedora適合那些想嘗試最先進的技術，等不及程序的穩定版出來的技術達人，Fedora是紅帽公司的一個測試平臺，產品在成為企業級發行版之前，在該平臺上進行開發和測試。Fedora是一款非常好的發行版，有龐大的用戶論壇，軟件庫中還有為數不少的軟件包，Fedora同樣使用YUM來管理軟件包。

Gentoo:

    與Debian一樣，Gentoo這款操作系統也包含數量眾多的軟件包。Gentoo并非以預編譯的形式出現，而是每次需要針對每個系統進行編譯。連Gentoo社區都覺得Gentoo安裝和使用起來很困難；不過它被認為是最佳學習對象，可以進而了解Linux操作系統的內部運作原理。

ArchLinux:

    Arch是一款采用滾動發行方式的操作系統：只要安裝一次就夠了；每當發行了某個新版本，就可以升級發行版，不需要重新安裝。Pacman是Arch Linux的軟件包管理器。Arch Linux既支持X86處理器架構，又支持X86_64架構，安裝程序可以從光盤或U盤來運行。Arch旨在從開發者的角度而不是從用戶的角度做到力求簡單。Arch配置和安裝起來超容易。它真是一款面向高手的發行版，讓你可以了解Linux系統的每一個細枝末節。

Ubuntu:

    Ubuntu是Debian的一款衍生版，也是當今最受歡迎的免費操作系統。Ubuntu側重于它在這個市場的應用，在服務器、云計算、甚至一些運行Ubuntu Linux的移動設備上很常見。作為Debian Gnu Linux的一款衍生版，Ubuntu的進程、外觀和感覺大多數仍然與Debian一樣。它使用apt軟件管理工具來安裝和更新軟件。它也是如今市面上用起來最容易的發行版之，。Ubuntu使用基于apt的程序包管理器。

OpenSuse:

    OpenSuse這款Linux發行版是免費的，并不供商業用途使用，仍然供個人使用。OpenSuse的真正競爭對手是紅帽企業級Linux。它使用Yast來管理軟件包。有了Yast，使用和管理服務器應用程序就非常容易。此外，Yast安裝向導程序可以配置電子郵件服務器、LDAP服務器、文件服務器或Web服務器，沒有任何不必要的麻煩，它隨帶snapper快照管理工具，因而可以恢復或使用舊版的文件、更新和配置。由于讓滾動發行版本成為可能的Tumbleweed，可將已安裝的操作系統更新到最新版本，不需要任何的新發行版。

3.Linux系統哲學思想

（1）一切皆文件：

        把幾乎所有資源統統抽象為文件形式；包括硬件設備、甚至通信接口等；

（2）由眾多功能單一的程序組成;一個程序只做一件事，并且做好；

組合小程序完成復雜任務

（3）盡量避免跟用戶交互

目標：易于以編程的方式實現自動化任務

（4）使用文本文件保存配置信息

4.Linux系統獲取幫助信息的方法

獲取命令的使用幫助：

    內部命令：

        help + 命令

    外部命令：

       （1）命令自帶簡要格式的使用幫助

           # 命令+ –help

       （2）使用手冊：manual

           位置：/usr/share/man/

           # man + 命令

               SECTION:

                    NAME:功能性說明

                    SYNOPSIS：語法格式

                    DESCRIPTION：描述

                    OPTIONS：選項

                    EXAMPLES：使用示例

                    AUTHOR：作者

                    SEE ALSO：參考

                    BUGS：報告程序bug的方式

                     ……

             SYNOPSIS：

                    []:可選內容：

                    <>:必須提供的內容

                    a|b|c：多選一

                    ……：同類內容可出現多個；

             使用手冊：壓縮格式的文件，有章節之分；

                /usr/share/man

                man1,man2,……

                 1.用戶命令：

                 2.系統調用：

                 3.C庫調用：

                 4.設備文件及特殊文件：

                 5.文件格式（配置文件格式）：

                 6.游戲使用幫助：

                 7：雜項：

                 8：管理工具及守護進程：

            #man CHAPTER COMMAND

                  注意：并非每個COMMAND在所有章節下都有手冊

                   查看：

                       # whatis + 命令

                 注意：其執行過程是查詢數據庫進行的

                       手動更新數據庫：

                       #makewhatis  

              man 命令打開手冊以后的操作方法：

                     翻屏：

                       空格鍵：向文件尾翻一屏

                       b:向文件首部翻半屏

                       Ctrl+d:向文件尾部翻半屏

                       Ctrl+u:向文件首部翻半屏

                       回車：向文件尾部翻一行

                       K：向文件首部翻一行

                       G：跳轉至最后一行

                       #G跳轉至指定行

                       1G：跳轉至文件首部

                       文本搜索：

                      /關鍵詞 ：從文件首部向文件尾部一次查找

                      ？關鍵詞：從文件尾部向文件首部一次查找

                         n:與查找命令方向相同；

                         N：與查找命令方向相反；

                          退出：

                                q:quit   

                     選項： 

                       -M /PATH/TO/SOMEDIR: 到指定目錄下查找命令手冊并打開

        (3)info + 命令

            獲取命令的在線文檔

       （4）很多應用程序會自帶幫助文檔：/usr/share/doc/APP-VERSION

            README:程序的相關信息；

            INSTALL：安裝幫助

            CHANGES：版本迭代時的改動信息

       （5）主流發行版官方文檔

             http://www.redhat.com/doc

       （6）程序官方文檔：

             官方站點上的“Document”

       （7）搜索引擎

              google

5.Linux系統發行版基礎目錄及其功能介紹

Linux文件系統介紹:

FHS:Filesystem Hierarchy Standard 

/bin:所有用戶可用的基本命令程序文件；

/sbin:供系統管理使用的工具程序

/boot:引導加載器必須用到的各靜態文件

    kernel，initramfs(initrd)，grub等；

/dev：存儲特殊文件或設備文件；

    設備有兩種類型：

字符設備（線性設備）：數據交換以字符進行—鍵盤、顯示器、

 塊設備（隨機設備）：可以把多個字符打包成塊數據進行發送—硬盤

/etc:系統程序的配置文件，只能為靜態

/home:普通的家目錄的集中位置：一般每個普通用戶的家目錄默認為此目錄下與用戶名同名的子目錄：/home/用戶名

/lib:為系統啟動或根文件系統上的用用程序（/bin,/sbin等）提供共享庫，以及為內核提供

      內核模塊

         libc.so*：動態鏈接的C庫

         ld*:運行時鏈接器/加載器

         modules:用于存儲內核模塊的目錄

/lib64:64位系統特有的存放64位共享庫的路徑

/media:便攜式設備掛載點：cdrom，floppy等

/mnt:其他文件系統的臨時掛載點

/opt:附加應用程序（第三方程序）的安裝位置;可選路徑

/root:管理員的家目錄，可選

/srv：當前主機為服務提供的數據；

/tmp：為那些會產生臨時文件的程序提供用于存儲臨時文件的目錄；可供所有用戶執行寫入操作，有特殊權限

/usr: usr Hierarchy全局共享的只讀數據

 包含：bin，sbin,  —系統的附加功能可能會用到，系統啟動時不會用到

lib,lib64

include:C程序頭文件

share:命令手冊頁和自帶文檔等架構特有的文件存儲位置

        local:有一個層級目錄

X11R6：x-windows程序的安裝位置

src:程序源碼文件的存儲位置

/usr/local：Local Hierarchy  讓系統管理員安裝本地應用程序；也通常用于第三方程序的安裝   

/var:var Hierarchy  存儲發生變化的數據的目錄

/proc:基于內存虛擬文件系統，用于為內核及進程存儲相關信息，他們多為內核參數，例如net.ipv4.ip_forward,虛擬為net/ipv4/ip_forward,存儲于/proc/sys/,因此其完整路徑為/proc/sys/net/ipv4/ip_forward;

/sys:sysfs虛擬文件系統提供了一種比proc更為理想的訪問內核數據的途徑是一種虛擬的，基于內存（臨時性）的文件系統其主要作用：在于為Linux提供統一模型的接口。