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Linux學習之計算機概論

進入網路安全行業,Linux作業系統的使用是必須掌握的一門技能,《Linux鳥哥的私房菜》這本書真的是一本很棒的書,非常適合Linux的入門學習。

1. 計算機:接收使用者輸入指令與資料,經過中央處理器的資料與邏輯單元運算處理後,以產生或儲存成有用的資訊。

2. 計算機硬體的五大單元:輸入單元(包括鍵盤、滑鼠、掃描器、手寫板等)、輸出單元(例如螢幕、印表機等)、CPU內部的控制單元、算術邏輯單元和記憶體(CPU讀取的資料都是從記憶體讀取來的)。

我們從輸入單元輸入資料到記憶體中去,CPU將資料再從記憶體中讀取出來,資料經CPU處理完畢後,再經過記憶體傳輸到輸出單元。

3. 介面裝置:儲存裝置(硬碟、光碟磁帶等)、顯示裝置(它與顯示的精度、色彩與解析度都有關係)、網路裝置。

4. 運作流程:

  • CPU:相當於我們人體的大腦,每個人會做的事情都不一樣,但是主要都是通過大腦來進行判斷和控制的。CPU的頻率是指CPU每秒鐘可以進行運算的工作次數。CPU每次能處理的資料量稱為字組大小,字組大小依據CPU的設計而有32位和64位。我們現在所稱的計算機是32和64位就是依據CPU解析的字組大小而來的。

  • 記憶體:相當於我們大腦中的記錄區塊,在我們與外界進行活動交流時,將交流互動暫時記錄下來,供大腦來進行判斷。

  • 硬碟:相當於大腦中的長期記憶區塊,將重要的資料儲存起來,以免將來再次用到這些資料。

  • 主機板:相當於整個的神經系統,將所有重要的元件全部連線起來,通過神經系統來控制整個身體的活動。

  • 各項介面裝置:人體與外界互動通訊的關鍵部位。

  • 顯示卡:腦袋裡的影像,也是受到CPU控制的。

  • 電源:人體的心臟,能量的來源。

5. 在計算機的世界,其實只有0和1,0/1的單位我們稱之為bit(位),但是bit實在是太小了,我們儲存一份簡單的資料都需要使用8個bit的單位,所以定義了Byte(位元組)這個單位,1Byte=8bit,但是Byte還是太小了,於是就定義了一系列的單位,下面是常見的單位與進位制對應表

進位制 K M G T P
二進位制 1024 1024 1024 1024 1024
十進位制 1000 1000 1000 1000 1000

6. 主機板上最為重要的是晶片組,而晶片組通常又分為兩個橋接器來控制組件之間的通訊,一般分為北橋和南橋,北橋主要負責連線速度較快的CPU、記憶體和顯示卡等元件,南橋便負責速度較慢的周邊的藉口,比如硬碟、網絡卡等元件。北橋那邊所支援的頻率我們稱為前端匯流排速度(Font Side Bus,FSB),而每次傳送的位數則是匯流排寬度,那麼,匯流排寬頻便是“FSB x 匯流排寬度”,即每秒鐘傳輸的最大資料量。目前常見的匯流排寬度有32/64位(bit)。

7. 個人計算機的記憶體主要元件為動態隨機訪問記憶體(Dynamic Random Access Memory,DRAM),隨機訪問記憶體只有在通電時才能記錄與使用,斷電後資料就消失了,所以也稱這種RAM為揮發性記憶體。現在使用比較廣泛的主要有SDRAM和DDR SDRAM,這兩種的區別除了在引腳位與工作電壓的不同之外,DDR是雙倍傳輸速度(Double Data Rate)。對於伺服器而言,記憶體的容量有時比CPU的速度還要重要。

8. 雙通道:所有的資料都要放在記憶體中,所以記憶體的資料寬度越大越好,所以為了加大這個寬度,晶片組廠商將兩個記憶體彙整在一起,一條記憶體是64,兩條就是128了,這就是雙通道的設計理念。啟用雙通道時,必須要安插兩支或四支記憶體,容量大小一致,型號相同,必須要將兩條記憶體插入顏色相同的插槽中。

9. 第二層快取記憶體(L2 Cache):存在於CPU中,用來儲存經常使用的程式或資料,這樣就不用經過北橋來從記憶體中讀取資料了,便提高了效能。因為第二層快取時整合在CPU中的,所以L2的記憶體速度必須要和CPU相同,但是使用DRAM達不到這個速度,所以使用的靜態隨機訪問記憶體(Static Random Access Memory,SRAM),但是SRAM成本較高,新一代的CPU都有內建不等的L2快取。

10. BIOS:是系統開機時首先會讀取的程式,之前是寫在只讀記憶體(在沒有通電的情況下也能將資料記錄下來,非揮發性記憶體)中,不過現在通常寫在快閃記憶體或者EEPROM中。

11. 快閃記憶體:快閃記憶體(Flash Memory)是一種長壽命的非易失性(在斷電情況下仍能保持所儲存的資料資訊)的儲存器,資料刪除不是以單個的位元組為單位而是以固定的區塊為單位(注意:NOR Flash 為位元組儲存。),區塊大小一般為256KB到20MB。快閃記憶體是電子可擦除只讀儲存器(EEPROM)的變種,快閃記憶體與EEPROM不同的是,EEPROM能在位元組水平上進行刪除和重寫而不是整個晶片擦寫,而快閃記憶體的大部分晶片需要塊擦除。由於其斷電時仍能儲存資料,快閃記憶體通常被用來儲存設定資訊,如在電腦的BIOS(基本程式)、PDA(個人數字助理)、數碼相機中儲存資料等。

12. 顯示卡:又稱VGA(Video Graphics Array), 每個影象顯示的顏色會佔用記憶體,因此顯示卡上面會有一個記憶體的容量,這個顯示卡的記憶體容量會最終會影響到你的螢幕的解析度和色彩深度。

13. GPU:早期的時候,一些3D的運算是交給CPU來的,但是CPU並非是完全針對這個設計的,幹這一方面不專業,而且它本來就已經很忙了,所以後來顯示卡廠家直接在顯示卡上嵌入了一個3D加速的晶片,這就是GPU的由來。

14. 這裡有一個問題:假設你的螢幕使用的是1024 x 768 解析度,而且使用全綵(每個畫素佔用3B的容量),請問你的顯示卡至少需要多少記憶體才能使用這樣的彩度?

1024 x 768的解析度會有1024 x 768 = 786432個畫素,每個畫素佔用3Byte的空間,那麼一共佔用786432 x 3 = 2 359 296 Byte,也就是2304K,即2.25M,所以至少需要2.25M以上。

15.硬碟的保護須知:在計算機通電後,就絕對不要移動主機,以免造成硬碟抖動,而導致整個硬碟資料發生問題。

16.CMOS與BIOS:

CMOS的功能主要是記錄主機板上面的重要引數,包括系統時間,CPU電壓與頻率,各項裝置的I/0地址與IRQ等,由於這些資料的記錄需要花費電力,因此主機板上面才有電池。

BIOS為主機板上某一塊寫到某一塊FLASH 或者EEPROM的程式,可以在開機時候執行,以載入CMOS當中的引數,並嘗試呼叫儲存裝置中的開機程式,進一步進入操作中。BISO程式可以修改CMOS中的資料,每種主機板設定BIOS程式的按鈕都不同,一般計算機常見的是按del鍵,進入BISO系統介面。

17.電源:選取電源時,最好選取轉換率高的電源,所謂的高轉換率是指輸出的功率與輸入的功率的比值。

18.系統不穩定的可能原因:

  • 系統超頻
  • 電源不穩
  • 記憶體無法負荷
  • 系統過熱

    以上是根據Linux鳥哥的私房菜整理而成,有興趣的可以買來看看,非常棒的一本書。