計算機硬件

計算機（Computer）：俗稱電腦，是一種能接收和存儲信息，並按照存儲在其內部的程序對海量數據進行自動、高速地處理，然後把處理結果輸出的現代化智能電子設備

發展歷史：

第一代計算機(1946-1957)電子管時代

第二代計算機(1958-1964)晶體管時代

第三代計算機(1965-1970) 集成電路時代

第四代計算機(1971以後) 大規模集成電路時代

1946年,世界上第一臺計算機ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)在美國賓州大學誕生，是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研制成的。使用了17468只電子管，占地170平方米,重達30噸，耗電174千瓦，耗資40多萬美元。每秒可進行5000次加法或減法運算

CPU

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，由於內部結構不同，並非所有的時鐘頻率相同的CPU的性能都一樣

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

倍頻：倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數

三者關系是：主頻=外頻x倍頻

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

內存總線速度(Memory-Bus Speed): 一般等同於CPU的外頻，指CPU與二級(L2)高速緩存和內存之間的通信速度

地址總線寬度:決定了CPU可以訪問的物理地址空間

陣列卡

Raid卡：

用來實現RAID的建立和重建，檢測和修復多位錯誤，錯誤磁盤自動檢測等功能。RAID芯片使CPU的資源得以釋放

陣列卡（RAID卡）的作用

陣列卡把若幹硬盤驅動器按照一定要求組成一個整體、由陣列控制器管理的系統。

陣列卡用來提高磁盤子系統的性能及可靠性

陣列卡參數

支持的RAID級別

陣列卡緩存

電池保護

計算機硬件組成部分

服務器

服務器Server是計算機的一種，是網絡中為客戶端計算機提供各種服務的高性能的計算機，服務器在網絡操作系統的控制下，將與其相連的硬盤、磁帶、打印機及昂貴的專用通訊設備提供給網絡上的客戶站點共享，也能為網絡用戶提供集中計算、信息發布及數據管理等服務

服務器按應用功能可分為：

Web服務器、數據庫服務器、文件服務器、中間件應用服務器、日誌服務器、監控服務器，程序版本控制服務器、虛擬機服務器、郵件服務器、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、刀片式服務器

服務器分類

按照CPU體系架構來區分，服務器主要分為兩類：

非x86服務器：使用RISC（精簡指令集）或EPIC（並行指令代碼）處理器，並且主要采用UNIX和其它專用操作系統的服務器，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，CPU主要有Compaq的Alpha、HP的PA-RISC、IBM的Power PC、MIPS的MIPS和SUN的Sparc、Intel研發的EPIC安騰處理器等。這種服務器價格昂貴，體系封閉，但是穩定性好，性能強，主要用在金融、電信等大型企業的核心系統

x86服務器：又稱CISC（復雜指令集）架構服務器，即通常所講的PC服務器，它是基於PC機體系結構，使用Intel或其它兼容x86指令集的處理器芯片的服務器。目前主要為intel的Xeon E3，E5，E7系列，價格相對便宜、兼容性好、穩定性較差、安全性不算太高

存儲基礎知識---存儲網絡

存儲網絡：

DAS-----直接連接存儲(Direct Attached Storage)

NAS-----網絡連接存儲(Network Attached Storage)

SAN-----存儲區域網絡(Storage Area Networks)

直接存儲(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，所以不利於CPU的指令周期的優化，增加系統負擔

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，基於文件的協議（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，適用於局域網或較小的網絡

存儲區域網絡(Storage Area Networks，SAN)

利用高速的光纖網絡鏈接服務器與存儲設備，基於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

操作系統

OS: Operating System，通用目的的軟件程序

硬件驅動

進程管理

內存管理

網絡管理

安全管理

文件管理

OS分類：

服務器OS：RHEL, CentOS,WindowsServer,AIX

桌面OS：Windows 10,Windows 7,Mac OS，Fedora

移動設備OS：Andriod,IOS,YunOS

開發接口標準

ABI: Application Binary Interface

ABI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

運行程序格式：

Windows: EXE, .dll(dynamic link library)，.lib

Linux: ELF, .so(shared object), .a

Library function和system call

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

示例：

str= “www.baidu.com" // 用戶空間

x = x + 100 // 用戶空間

file.write(str) // 切換到內核空間

y = x + 200 // 切換回用戶空間

第一行和第二行都是簡單的賦值運算，在User space 執行。第三行需要寫入文件，就要切換到Kernel space，因為用戶不能直接寫文件，必須通過內核安排。第四行又是賦值運算，就切換回User space

用戶和內核空間

編程語言

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

高級語言：java，Objective-C，C#，python，php，go

應用級程序開發

兼容分時系統

兼容分時系統Multics

為了進一步強化大型主機的功能，讓主機的資源可以提供更多的使用者來利用，所以在1964年，由貝爾實驗室(Bell)、麻省理工學院(MIT)及奇異公司(GE美國通用電氣公司)共同發起了Multics（多路信息計算系統）的計劃，Multics計劃的目的是讓大型主機可以同時支持300個以上的終端機連線使用。不過，到了1969年前後，由於計劃進度緩慢，資金也短缺，所以該計劃雖然繼續在研究，但最終貝爾實驗室還是選擇了退出

GNU

?GNU（GNU is Not Unix）

?1984年由Richard Stallman發起並創建

?目標是編寫大量兼容於Unix系統的自由軟件

?官方網站：http://www.gnu.org

?GPL（GNU General Public License）

?自由軟件基金會：Free Software Foundation

?允許用戶任意復制、傳遞、修改及再發布

?基於自由軟件修改再次發布的軟件，仍需遵守GPL

?LGPL（Lesser General Public License）

?LGPL相對於GPL較為寬松，允許不公開全部源代碼

?GNU操作系統：HurdHirdof Unix-Replacing Daemons

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

中標麒麟：中標軟件

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

Linux分支參考網站：

http://futurist.se/gldt/

http://www.mindpin.com/d3js-demo/linux/

Linux內核

開源協議

世界上的開源許可證，大概有上百種

GPLv2, GPLv3, LGPL(lesser) ：通用公共許可copyleft

Apache: apache

BSD: bsd

Mozilla

Apache

MIT

Linux哲學思想

一切都是一個文件（包括硬件）

小型，單一用途的程序

鏈接程序，共同完成復雜的任務

避免令人困惑的用戶界面

配置數據存儲在文本中

Linux 計算機基礎