一、計算機系統

計算機系統：由硬件（Hardware）系統和軟件（Software）系統倆大部分組成

二、計算機硬件

計算機（computer）：是一種能接收和存儲信息，并按照存儲在其內部的程序對海量數據進行自動、高速的處理，然后把處理結果輸出的現代化電子設備。

計算機硬件組成部分

馮.諾依曼體系結構：

1946年數學家馮.諾依曼提出運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備

服務器

服務器是計算機局域網的核心部件。網絡操作系統是在網絡服務器上運行的，網絡服務器的效率直接影響整個網絡的效率。因此，一般要用高檔計算機或專用服務器計算機作為網絡服務器。

按照服務器功能應用可劃分為Web服務器（Apache，Nginx）、數據庫服務器（MySQL，Oracle）、文件服務器（NFS，FTP，Samba）、中間件應用服務器（Tomcat）、日志服務器（syslog）、監控服務器（zabbix），程序版本控制服務器（Git）、虛擬機服務器（kvm，OpenStack，docker）、郵件服務器和ERP服務器等。

按照服務器外形可分為塔式、機架式和刀片式

塔式服務器（Tower Server）：應該是見得最多也最容易理解的一種服務器結構類型，因為它的外形以及結構都跟立式PC差不多，當然，由于服務器的主板擴展性較強、插槽也多出一堆，所以個頭比普通主板大一些，因此塔式服務器的主機機箱也比標準的ATX機箱要大，一般都會預留足夠的內部空間以便日后進行硬盤和電源的冗余擴展。

機架式服務器的外形看來不像計算機，而像交換機，有1U（1U=1.75英寸）、2U、4U等規格。機架式服務器安裝在標準的19英寸機柜里面。這種結構的多為功能型服務器。

刀片服務器是指在標準高度的機架式機箱內可插裝多個卡式的服務器單元，是一種實現HAHD(High Availability High Density，高可用高密度)的低成本服務器平臺，為特殊應用行業和高密度計算環境專門設計。刀片服務器就像“刀片”一樣，每一塊“刀片”實際上就是一塊系統主板。

組成服務器的硬件

中央處理器（CPU）

中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規模的集成電路，是一臺計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。

CPU的常見參數：

1. 主頻：主頻是CPU的時鐘頻率(CPU Clock Speed)，是CPU運算時的工作的頻
   率（1秒內發生的同步脈沖數）的簡稱。單位是Hz。一般說來，主頻越高，CPU
   的速度越快，由于內部結構不同，并非所有的時鐘頻率相同的CPU的性能都一
   樣
2. 外頻：系統總線的工作頻率， CPU與外部（主板芯片組）交換數據、指令的工
   作時鐘頻率
3. 倍頻：倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數
4. 高速緩存（cache）：高速交換的存儲器。 CPU緩存分為一級，二級，三級緩存，
   即L1，L2，L3
5. 內存總線速度(Memory-Bus Speed): 一般等同于CPU的外頻，指CPU與二級
   (L2)高速緩存和內存之間的通信速度

CPU的類型：

1. X86：是由Intel推出的一種復雜指令集，用于控制芯片的運行的程序，現在X86已經廣泛運用到了家用PC領域。
2. x64：“x86-64”，有時會簡稱為“x64”，是64位微處理器架構及其相應指令集的一種，也是Intel x86架構的延伸產品。“x86-64”1999由AMD設計，AMD首次公開64位集以擴充給IA-32，稱為x86-64（后來改名為AMD64）。其后也為英特爾所采用，現時英特爾稱之為“Intel 64”，在之前曾使用過Clackamas Technology (CT)、IA-32e及EM64T。外界多使用”x86-64″或”x64″去稱呼此64位架構，從而保持中立，不偏袒任何廠商。
3. ARM：是英國Acorn有限公司設計的低功耗成本的第一款RISC微處理器。全稱為Advanced RISC Machine。ARM處理器本身是32位設計，但也配備16位指令集，一般來講比等價32位代碼節省達35%，卻能保留32位系統的所有優勢。
4. 還有power、powerpc、Ultrasparc、Alpha以及安騰等

CPU的發展歷史：

主板（Motherboard, Mainboard，簡稱Mobo）

電腦機箱主板，又叫主機板(mainboard)、系統板(systemboard)或母板(motherboard)；它分為商用主板和工業主板兩種。它安裝在機箱內，是微機最基本的也是最重要的部件之一。主板一般為矩形電路板，上面安裝了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。

內存（Memory）

也被稱為內存儲器，其作用是用于暫時存放CPU中的運算數據，以及與硬盤等外部存儲器交換的數據。只要計算機在運行中，CPU就會把需要運算的數據調到內存中進行運算，當運算完成后CPU再將結果傳送出來，內存的運行也決定了計算機的穩定運行。 內存是由內存芯片、電路板、金手指等部分組成的。

內存常用參數：

1. 容量：即該內存的存儲容量，單位一般為“MB”或“GB”
2. 內存帶寬：
   內存帶寬是指內存與北橋芯片之間的數據傳輸率
   單通道內存節制器一般都是64-bit的，8個二進制位相當于1個字節，換算成字
   節是64/8=8，再乘以內存的運行頻率，如果是DDR內存就要再乘以2
   計算公式：
   內存帶寬=內存總線頻率×數據總線位數/8
   

?硬盤（Harddisk）

硬盤是電腦主要的存儲媒介之一，由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。

硬盤有固態硬盤（SSD 盤，新式硬盤）、機械硬盤（HDD 傳統硬盤）、混合硬盤（HHD 一塊基于傳統機械硬盤誕生出來的新硬盤）。SSD采用閃存顆粒來存儲，HDD采用磁性碟片來存儲，混合硬盤(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盤和閃存集成到一起的一種硬盤。絕大多數硬盤都是固定硬盤，被永久性地密封固定在硬盤驅動器中。

硬盤常見參數：

容量：容量是硬盤的主要參數。單位有MB，GB，TB，PB等

轉速：轉速是指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數，單位為rpm。現在服務器硬盤的轉速常見的有7200,10000,15000等

傳輸速率（Data Transfer Rate）：硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度，單位為兆字節每秒（MB/s），普通SATA硬盤速度大約在100–300MB/s之間
緩存：硬盤緩存的目的是為了解決系統前后級讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度

硬盤接口類型：

IDE接口：硬盤接口規范，采用ATA技術規范

SCSI接口：SCSI是Small Computer System Interface（小型計算機系統接口）的縮寫，使用50針接口，外觀和普通硬盤接口有些相似。SCSI硬盤和普通IDE硬盤相比有很多優點：接口速度快，并且由于主要用于服務器，因此硬盤本身的性能也比較高，硬盤轉速快，緩存容量大，CPU占用率低，擴展性遠優于IDE硬盤，并且支持熱插拔。

SATA接口：SATA是Serial ATA的縮寫，即串行ATA。它是一種電腦總線，主要功能是用作主板和大量存儲設備（如硬盤及光盤驅動器）之間的數據傳輸之用。這是一種完全不同于串行PATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數據而得名。SATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在于能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。

SAS接口：序列式SCSI（SAS：Serial Attached SCSI）是一種電腦集線的技術，其功能主要是作為周邊零件的數據傳輸，如：硬盤、CD-ROM等設備而設計的界面。序列式SCSI 由并行SCSI物理存儲接口演化而來，是由ANSI INCITS T10技術委員會（T10 committee）開發及維護的新的存儲接口標準。與并行方式相比，序列方式能提供更快速的通信傳輸速度以及更簡易的配置。此外SAS并支持與序列式ATA（SATA）設備兼容，且兩者可以使用相類似的電纜。

ps：目前主流的硬盤接口為SATA和SAS接口

陣列卡（raid卡）

陣列卡的全稱叫磁盤陣列卡 是用來做 RAID（廉價冗余磁盤陣列）的。磁盤陣列是一種把若干硬磁盤驅動器按照一定要求組成一個整體，整個磁盤陣列由陣列控制器管理的系統。冗余磁盤陣列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技術1987年由加州大學伯克利分校提出，最初的研制目的是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數據存儲的費用（當時RAID稱為dundant Array of Inexpensive Disks 廉價的磁盤陣列），同時也希望采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時不會使對數據的訪問受損失，從而開發出一定水平的數據保護技術。

電源（power）

服務器電源就是指使用在服務器上的電源（POWER），它和PC（個人電腦）電源一樣，都是一種開關電源。服務器電源按照標準可以分為ATX電源和SSI電源兩種。ATX標準使用較為普遍，主要用于臺式機、工作站和低端服務器；而SSI標準是隨著服務器技術的發展而產生的，適用于各種檔次的服務器。

圖形處理器（GPU）

圖形處理器（英語：Graphics Processing Unit，縮寫：GPU），又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片，是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設備（如平板電腦、智能手機等）上圖像運算工作的微處理器。

網卡

網卡是工作在鏈路層的網絡組件，是局域網中連接計算機和傳輸介質的接口，不僅能實現與局域網傳輸介質之間的物理連接和電信號匹配，還涉及幀的發送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、數據的編碼與解碼以及數據緩存的功能等。

存儲網絡：

傳統的存儲介質有軟盤，磁帶，光盤，硬盤及SSD硬盤

磁盤陣列：是由很多價格較便宜的磁盤，組合成一個容量巨大的磁盤組，利用個別磁盤提供數據所產生加成效果提升整個磁盤系統效能。利用這項技術，將數據切割成許多區段，分別存放在各個硬盤上。

網絡存儲技術（Network Storage Technologies）是基于數據存儲的一種通用網絡術語。網絡存儲結構大致分為三種：直連式存儲（DAS：Direct Attached Storage）、網絡存儲設備（NAS：Network Attached Storage）和存儲網絡（SAN：Storage Area Network）。

三種網絡類型的對比：

三：操作系統（Operating System，簡稱OS）

是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟件，任何其他軟件都必須在操作系統的支持下才能運行。

操作系統的主要任務

1. 硬件驅動
2. 進程管理
3. 內存管理
4. 網絡管理
5. 安全管理
6. 文件管理

常見的操作系統及分類

• 服務器OS：RHEL、CentOS、Windows server，AIX等
• 個人桌面OS：Windows 7，Windows 10，Mac OS，Ubuntu desktop等
• 移動設備OS：Android，IOS等

?開發接口標準

ABI：Application Binary Interface，描述了應用程序與OS之間的底層接口,允許編譯好的目標代碼在使用兼容ABI的系統中無需改動就能運行。
API：Application Programming Interface，API定義了源代碼和庫之間的接口，因此同樣的源代碼可以在支持這個API的任何系統中編譯。

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。

用戶空間和內核空間

用戶空間：User space，用戶程序的運行空間。為了安全，它們是隔離的，即使用戶的程序崩潰，內核也不受影響只能執行簡單的運算，不能直接調用系統資源，必須通過系統接口（ system call），才能向內核發出指令。

內核空間：kernel space，是 Linux 內核的運行空間可以執行任意命令，調用系統的一切資源。

計算機語言簡單介紹

?低級語言：

• 機器語言：機器語言（machine language）是一種指令集的體系。這種指令集，稱機器碼（machine code），是電腦的CPU可直接解讀的數據。
• 匯編語言：匯編語言（assembly language）是一種用于電子計算機、微處理器、微控制器或其他可編程器件的低級語言，亦稱為符號語言。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語言：C語言是一門通用計算機編程語言，應用廣泛。C語言的設計目標是提供一種能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器、產生少量的機器碼以及不需要任何運行環境支持便能運行的編程語言。

高級語言：

• 高級語言（High-level programming language）相對于機器語言（machine language，是一種指令集的體系。這種指令集，稱機器碼（machine code），是電腦的CPU可直接解讀的數據）而言。是高度封裝了的編程語言，與低級語言相對。它是以人類的日常語言為基礎的一種編程語言，使用一般人易于接受的文字來表示（例如漢字、不規則英文或其他外語），從而使程序編寫員編寫更容易，亦有較高的可讀性，以方便對電腦認知較淺的人亦可以大概明白其內容。由于早期電腦業的發展主要在美國，因此一般的高級語言都是以英語為藍本。在1980年代，當東亞地區開始使用電腦時，在日本、臺灣及中國大陸都曾嘗試開發用各自地方語言編寫的高級語言，當中主要都是改編BASIC或專用于數據庫數據訪問的語言，但是隨著編程者的外語能力提升，現時的有關開發很少。
• 常用的高級語言有Java，C++，C#，Python等

服務器三大操作系統

• Windows：Microsoft Windows,是美國微軟公司研發的一套操作系統，它問世于1985年，起初僅僅是Microsoft-DOS模擬環境，后續的系統版本由于微軟不斷的更新升級，不但易用，也慢慢的成為家家戶戶人們最喜愛的操作系統。
• Linux：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。
• Unix：UNIX操作系統（尤尼斯），是一個強大的多用戶、多任務操作系統，支持多種處理器架構，按照操作系統的分類，屬于分時操作系統，最早由KenThompson、Dennis Ritchie和Douglas McIlroy于1969年在AT&T的貝爾實驗室開發。目前它的商標權由國際開放標準組織所擁有，只有符合單一UNIX規范的UNIX系統才能使用UNIX這個名稱，否則只能稱為類UNIX（UNIX-like）。

Linux簡介

Linux起源

1991年的10月5日，Torvalds在comp.os.minix新聞組上發布消息，正式向外宣布他自行編寫的完全自由免費的內核誕生（Freeminix-like kernel sources for 386-AT）———FREAX

Linux內核官方網站：http://www.kernel.com

Linux發行版

紅帽公司各發行版及時間

Linux哲學思想

• 一切皆文件（包括硬件）
• 鏈接小型單一的程序，完成復雜任務
• 盡量避免與用戶交互
• 配置數據存儲在文本文件中