Linux及計算機基礎介紹

計算機的組成及其功能

What：計算機的組成是什么？

• 計算機的主要部件：

• CPU：可分為運算器、控制器、寄存器、緩存等

• 存儲器：比如內存。執行程序時，會將程序及相關數據加載進內存，供CPU讀取

• 輸入設備：比如：鍵盤。用于下達指令及輸入數據。

• 輸出設備：比如顯示器。用戶顯示和輸出指令執行的結果等

• 馮諾依曼體系中提出的五大部件為：運算器、控制器、存儲器、輸入、輸出

How：計算機如何工作的？

    1. 硬盤等存儲介質用于存放程序及數據。

• 程序 = 指令 + 數據

    2. 用戶通過輸入設備，下達執行某個程序

    3. 計算機會先將該程序及相關數據加載到內存中。

• 因為CPU只能直接訪問內存

• 內存在內部是劃分存儲單元，每個單元為8bit

• 內存中每個單元都有編址。

    4. CPU先讀取該指令，當需要用到數據時，再從內存中載入響應數據

• CPU要能執行某指令，首先它得要支持。而CPU所能支持的指令集合稱之為指令集。不同的CPU，指令集也不同。

• 指令集中指令又可分為兩類：普通指令、特權指令

• CPU有位長之分。目前有32位和64位CPU

• 不同的位長，代表CPU同一時間可以訪問內存單元的數量的多少

    5. 如果第一個指令運行完后，結果還需和其他數據再進行運算，那么CPU會先將該結果放入寄存器中，待用時再取出。

    6. 最后將結果輸出到輸出設備

           

Why：為什么有了內存，還需要有CPU緩存？

        由于內存的頻率遠低于CPU頻率。因此通過CPU緩存來解決速度不同的問題。減少等待時間，提高CPU效率。

        緩存為王~！

What：那么什么是操作系統？

         

        操作系統是由內核和眾多應用程序組合而成的。

        而內核位于硬件之上，應用程序之下。它驅動了硬件，并向上提供了系統調用，使得程序員能方便的調用系統資源。

        

        內核（kernel）的作用：

            1、驅動底層硬件 

            2、將各底層硬件資源抽象成簡單的資源 

            3、管理各程序的運行，把有限資源分配給各程序

1. 對于CPU，通過時隙復用

2. 對于內存，通過空間復用    

            它的存在，使得所有程序在任意時候都認為自己是獨占著系統資源。對于程序而言，所要面對的也只有操作系統而已

Linux發行版本

1、Linux的發行版

    Linux內核以及在其上運行的軟件都是基于開源協定，以源碼的方式共享出來，任何人都可以隨意拿來編譯安裝。也因此增加了使用難度。

    為了方便安裝，很多組織和公司便提供了在不同平臺上已編譯好的Linux系統。我們稱之為發行版。發行版依舊須遵循開源協定，對外免費共享出來。

    

2、常見的Linux發行版：     

  主流的有三種Debian,Slackware,Red Hat

Debian

Debian，或者稱Debian系列，包括Debian和Ubuntu等。Debian是社區類Linux的典范，是迄今為止最遵循GNU規范的Linux系統。Debian最早由Ian Murdock于1993年創建，分為三個版本分支（branch）： stable, testing和unstable。Debian最具特色的是apt-get /dpkg包管理方式，其實Redhat的YUM也是在模仿Debian的APT方式，但在二進制文件發行方式中，APT應該是最好的了。Debian的資料也很豐富，有很多支持的社區，有問題求教也有地方可去。

• Ubuntu是基于Debian的unstable版本加強而來，可以這么說Ubuntu就是一個擁有Debian所有的優點，以及自己所加強的優點的近乎完美的Linux桌面系統。根據選擇的桌面系統不同，有多個版本可供選擇，比如基于unity的Ubuntu，基于Gnome的Ubuntu Gnome，基于KDE的Kubuntu，基于LXDE的Lubuntu以及基于Xfce的Xubuntu等。特點是界面非常友好，容易上手，對硬件的支持非常全面，是最適合做桌面系統的Linux發行版本。

Red Hat

Redhat，應該稱為Redhat系列，Redhat linux是全球在服務器上應用最廣泛的linux操作系統，在效率、擴展性、可靠性、安全性、集成虛擬化等都具備領先其他linux的特點，被譽為最值得信賴的數據中心平臺系統，其主要應用在服務器領域。Redhat系列的包管理方式采用的是基于RPM包的YUM包管理方式，包分發方式是編譯好的二進制文件。

• RHEL（Redhat Enterprise Linux），Redhat為期提供完善的售后服務，并以服務提供收費。

• CentOS（Community ENTerprise Operating System），它是來自Red Hat Enterprise Linux依照開放源代碼規進行重新編譯而成的，并且僅僅是將logo標識替換掉。所以也可以說CentOS是redhat服務器的免費版。新版的CentOS大約每兩年發布一次，每個版本大概每6個月更新一次，CentOS也提供技術支持，但僅限于社區的官方郵件、論壇和聊天室，并且CentOS不負任何商業責任。

• Fedora（由原來的Redhat桌面版本發展而來，免費版本），Redhat會將最新的技術或程序用在這個發行版中，以作測試之用。

Slackware

Slackware 由Patrick Volkerding創建于1992年。算起來應當是歷史最悠久的Linux發行版。曾經Slackware非常的流行，但是當Linux越來越普及，用戶的技術層面越來越廣（更多的新手）后，Slackware漸漸的被新來的人們所遺忘。盡管如此，Slackware仍然深入人心（大部分都是比較有經驗的 Linux老手）。Slackware穩定、安全，所以仍然有大批的忠實用戶。由于Slackware盡量采用原版的軟件包而不進行任何修改，所以制造新 bug的幾率便低了很多。Slackware的版本更新周期較長（大約1年），但是新版本的軟件仍然不間斷的提供給用戶下載。

• SUSE Linux原是以Slackware Linux為基礎，并提供完整德文使用界面的產品。SUSE 有兩個linux版本,一個是open SUSE,另一個是Enterprise linux,Enterprise linux是為企業而設計的,要長期使用,需要收一定的費用的。而前一個是完全按照開源社區的要求,是免費的和放開源代碼的。Zypper 和 Yast 是 SUSE Linux 平臺上的軟件包管理工具，他們的底層使用了 RPM。

Linux的哲學思想

1、一切皆文件：

    在Linux中最核心的思想便是一切皆文件，從普通文件到設備，在Linux上都是以文件形式放置。Linux的文件類型有：普通文件、目錄文件、塊設備文件、字符文件、符號鏈接文件、命名管道和套接字文件。就連內核和進程的運行狀態也以文件的方式存放著。

2、由眾多功能單一的程序組成，一個程序只做一件事，切做好。

    在Linux上每一個指令便是一個小程序，而每一個指令只負責一件事，通過不同的命令選項，完善了指令的功能。

3、組合單一的小程序完成復雜任務。

    體現在了Linux的小巧精簡。Linux上的沒有像Windows那樣，每個軟件大道幾百M。甚至幾十G。他們通過組合小程序實現復雜功能，復用了相同功能的程序，減小軟件的大小，提高了軟件開發的效率。

4、盡量避免與用戶交互。

    這也是為了，能方便shell腳本的開發。減少交互，就能方便的將單一小程序組合起來使用。

5、使用文本文件保存配置信息

    這點說道根本也是一切皆文件的體現，一個文本編輯器便能完成所有軟件的配置，不需要額外的應用程序。

Linux上的命令

命令提示符：prompt（bash）

    #：管理員賬戶，為root；擁有最高權限，能執行所有操作

    $：普通用戶，非root用戶；不具有管理權限，不能執行系統管理類操作

命令的語法通用格式：

    # COMMAND OPTIONS ARGUMENTS

       

    COMMAND：發起一命令：請求內核將某個二進制程序運行為一個進程；

• 命令本身是一個可執行的程序文件：二進制格式的文件，有可能會調用共享庫文件；

• 命令必須遵循特定格式規范：ELF(Linux)，exe（Windows）, msi（Windows）

• 可以使用file命令查看：

  

•  命令分為兩類：

• 內建命令： 由shell程序的自帶的命令

• 外部命令：獨立的可執行程序文件，文件名即命令名

• 可使用type命令查看：

  

                          

    OPTION：指定命令的運行特性；         

   選項有兩種表現形式：

                短選項：-C, 例如-l, -d

                    注意：有些命令的選項沒有-；

                    如果同一命令同時使用多個短選項，多數可合并：-l -d = -ld

                長選項：–word, 例如–help, –human-readable

                    注意：長選項不能合并；

                注意：有些選項可以帶參數，此稱為選項參數；   

 

    ARGUMENTS：命令的作用對象；命令對什么生效；            

          不同的命令的參數；有些命令可同時帶多個參數，多個之間以空白字符分隔；

常用命令：ifconfig、echo、tty、startx、export、pwd、history、shutdown、poweroff、reboot、hwclock、date

---

【ifconfig】：configure a network interface 配置網絡接口

    

【echo】：  display a line of text   

    echo [SHORT-OPTION]… [STRING]…

• -n：不進行換行

• -e：讓轉義符生效

  1、\n：換行

  2、\t：制表符

            

• 在shell中string可以使用引號，單引號和雙引號均可用

  1、單引號：強引用，變量引用不執行替換

  2、雙引號：弱引用，變量引用會被替換

            

• 注意：變量引用的正規符號：${name}，只不過一般花括號可以省略

【tty】： print the file name of the terminal connected to standard input

            終端：

                    串行終端

                            /dev/ttyS#

                    物理終端

                            /dev/console

                    虛擬終端：圖形終端

                            /dev/tty#

                    偽終端：遠程連接，圖形環境打開的命令接口

                           /dev/pts/#

            

【startx】：打開圖形界面

    啟動圖形界面：startx &    （不加&，只有等指令運行結束后才能返回命令聽提示符）

【export】：為 shell 變量設定導出屬性。

    

    設置語言為英文：

    

【pwd】：print name of current/working directory

       

    實例：

【history】：顯示或操縱歷史列表。

    

     

            -c：清空命令歷史列表

            -d offset：刪除指定的歷史命令

            -r：從文件讀取命令歷史到歷史列表中

            -w：把歷史列表中的命令追加到歷史文件中

            history #：顯示最近的#條命令

    

【shutdown】：Halt, power-off or reboot the machine

            shutdown [OPTIONS…] [TIME] [WALL…]

            

【reboot】，【halt】，【poweroff】：一般情況下是調用shutdown進行關機處理等處理            

【hwclock】：query or set the hardware clock

            hwclock [function] [option…]

            顯示硬件時鐘：

            

            hwclock -s ：系統時間以硬件時間為準，–hctosys

            hwclock -w :  硬件時間以系統時間為準，–systohc

            

【date】：print or set the system date and time

            date [OPTION]… [+FORMAT]

            date [-u|–utc|–universal] [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]

            

            date +%m  獲取月份：

    

            設置系統時間：            

            格式：date MMDDhhmm[CC]YY.ss

                                 月  日  時  分    年    秒

    

Linux上獲取命令幫助

      1、內建命令：

             #help 命令

                    如：help cd

       2、外部命令

                   1、# 命令 –help

                       如：dirname –help

                    2、使用手冊：manual

                            位置：/usr/share/man

        man介紹：

       #man  命令名  （先解壓后顯示）

              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

                         BUGS：報告程序bug的方式

                         SEE ALSO：參考

                         ……

      使用幫助中命令格式中的字符意義：

      []：可選的部分

      {a|b}：分組，a和b作為一個使用單元來使用

      |：或者，只能選其一

      <>：必不可少的部分

      …：同類內容可以出現多個

      man的簡要使用機制：

             翻屏：

                      空格鍵：向文件尾部翻一屏

                      b：向文件首部翻一屏

                      回車鍵：向文件尾部翻一行

                      k：向文件首部翻一行

                      ctrl+d：向文件尾部翻半屏

                      ctrl+u：向文件首部翻半屏

                      1G：跳轉至第一行

                      #G：跳轉至指定行（#為行號）

                      G：跳轉至最后一行

              文本搜索：（不區分關鍵字大小寫）

                      /keyword：向文件尾部搜索                               

                      ?keyword：向文件首部搜索                               

                               n：順著查找方向下一個

                               N：逆著查找方向下一個

                              q：退出

  補充：man其實能為命令（普通命令、管理命令）、程序的配置文件格式、系統調用、庫調用、游戲及其他不便歸類的文件提供幫助手冊

    /usr/share/man

                      man1，man2，……

    man命令的分段機制：

    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：管理命令及守護進程

并非每個命令在所有章節下都有手冊，

查看某關鍵字在那些段落有使用幫助

   whatis Keyword 精確查找

   提示：如果whatis的數據庫尚未生成，可以使用makewhatis手動進行             

             舊版的 Linux 這個指令是使用 makewhatis！CentOS7使用 mandb 了！

   man -k Keyword 模糊查找

man -M /path/to/somedir：到指定目錄下查找命令手冊并打開

man的文件在：/usr/share/man

3、很多應用程序自帶有幫助文檔：/usr/share/doc/

README：程序的相關信息

INSTALL：安裝幫助

CHANGES：版本迭代時的改動信息

4、info 命令：獲取在線文檔

5、主流發行版官方文檔

     http://www.redhat.com/doc

6、程序官方的文檔

      官方站點上的“Document”

7、google：

       linux filetype：ppt 特定格式文件

       keyword site:magedu.com  在特定網頁內搜素

Linux基礎目錄名稱及功能規定

/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文件

————————————————————————————

            存放為了保證操作系統正常運行而提供的可執行程序

            /usr/bin

            /usr/sbin

————————————————————————————

            用來存放第三方軟件的程序

            /usr/local/bin

            /usr/local/sbin

/boot：引導加載器必須用到的各靜態文件：kernel、initramfs（initrd）、bootloader（grub）

/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，有時序）、塊設備（隨機設備，可以任意訪問）                    

/etc：系統程序的配置文件 ，只能為靜態

        /etc/sysconfig：系統級別的配置文件

        /etc/init.d：系統服務腳本

/home：普通用戶，默認在/home下有一個與其名稱同名目錄，作為用戶的家目錄

/root：管理員的家目錄

/lib：為系統啟動或根文件系統上的應用程序（/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：專用的掛載位置，通常用來掛載便攜式設備。（cdrom，floopy等）

/mnt：專用掛載位置，掛載額外的存儲設備。

/misc：備用目錄

/opt：早期附加應用程序的安裝位置：

/proc：基于內存虛擬文件系統（關機后就沒了），用于為內核及進程存儲運行時的相關信息，他們多為內核參數，例如：net.ipv4.ip_forward（參數的值就是這個文件的內容），虛擬為net/ipv4/ip_forward，存儲于/proc/sys/net/ipv4/ip_forward

/sys：sysfs虛擬文件系統提了一種比proc更為理想的訪問內核數據的途徑，主要作用在于為管理Linux設備提供一種統一的模型接口（偽文件系統，系統級別的，用于配置外圍設備特性的參數。）

詳見：www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-sysfs

/srv：當前主機為服務提供的數據

/tmp：存取臨時文件的目錄，可供所有用戶使用，有特殊權限，默認存放30天

/usr：usr Hierarchy， shared 所有遵循協議的系統都可以使用，readonly 只讀

          bin，sbin

          lib，lib64

          /usr/include：C程序頭文件

          share：命令手冊頁和命令自帶文檔等架構特有的文件的存儲位置

          local：又一個層級目錄                    

          X11R6：XWindow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（為了與系統原有程序不沖突，而裝在一個新的目錄下），也通常用與安裝第三方程序

          在這個路徑下也同樣擁有類似/usr下的目錄

          bin、sbin、etc、include、man、share、src等

/var：存儲常發生變化的數據目錄