鸟哥的LINUX私房菜--基础篇--第0章学习笔记

1.1 电脑*

1、计算机：接受用户输入的命令与数据，经由中央处理器的算法和逻辑单元运算处理后，产生或存储成有用的信息

**2、电脑硬件的五大单元：输入单元，输出单元，主机部分（CPU内部的控制单元、算术逻辑单元与内存）

CPU：作为有特定功能的芯片，包含了算术逻辑单元和控制单元

数据基本上都是通过内存流出去的；而数据是否会流进/流出内存是由CPU发出的命令控制的

0.1.2CPU的架构

1、CPU常见的两种架构：精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）

2、位（bit）：指的是CPU一次性读取数据的最大量。如：64位CPU一次可读写64位的数据，32位CPU则同理。一般32位CPU能读写的最大数据量为4GB，64位可读写上亿GB数据

0.1.3其他单元的设备

1、系统单元：CPU、内存、主板的相关组件。主板上有许多硬件接口和相关的适配卡：网卡，磁盘阵列卡，显卡等

2、存储单元：内存（RAM）与辅助存储（硬盘，软盘，光盘，磁带等）

3、输入、输出单元：输入设备（键盘鼠标，体感设备），输出设备（屏幕，打印机，扬声器，HDMI

电视，投影仪，蓝牙耳机）

0.1.4运作流程

主机电源作为心脏供电，CPU是你的脑袋用来思考东西，比如你看到一个妹子，这时显卡就是你脑袋中的影像，你在思考要不要上去打招呼，这些要判断的信息暂时存放在内存中，之后你的脑袋CPU发出命令决定上去要联系方式，主板作为神经系统传导给你的手脚（各项接口设备）来完成动作，之后妹子拒绝了你。这段不太美好的记忆就保存在了硬盘中。

0.1.5电脑的分类

超级计算机（速度最快，用在高科技，国防军事等等高端领域）

大型计算机：用于大型企业的主机，全国性的证券交易所，大型企业的数据库服务器

工作站：是针对特殊用途而设计的电脑，性价比最高，常用于学术研究和工程分析等方面

微电脑：体积最小，价格最低，功能俱全。个人电脑包含在其中，大致分为祝桌面式（台式）、笔记本型。

0.1.6电脑上常用的计算单位（容量，速度等）

容量单位：

0/1这个二进制单位我们称为位（bit，比特）。

字节：Byte 。1字节 = 8位

k代表1024，M代表1024k

这些单位在不同的进位制下有不同的数值表示,下面就列出常见的单位与进位制对应:

进位制 Kilo Mega Giga Tera Peta Exa Zetta

二进制 1024Byte 1024K 1024M 1024G 1024T 1024P 1024E

十进制 1000Byte 1000K 1000M 1000G 1000T 1000P 1000E

速度单位**：**

CPU的命令周期常用MHz或是GHz之类的单位，Hz就是“次数/秒”的意思。

网络上使用位（bit）作为单位，因此网络上常用单位：Mbit/S

例子：平时听到的“20M/5M”光纤传输速度，转换为数据容量的字节时，其理论最大传输速度为：每秒2.5Mb/每秒625kb的下载/上传速度。

0.2个人电脑架构与相关设备组件

主板（以ASUS主板为例）：上面设计的插槽主要有CPU（Intel LGA 1150 Socket），内存（DDR3 3200 support ），显卡插口（PCle 3.0），SATA接口插槽（SATA express）等。

*****SATA接口含义：*/item/SATA%E6%8E%A5%E5%8F%A3/1491074?fr=aladdin

早期的芯片组通常分为两个网桥来控制各组件的通信：

1、北桥，负责连接速度较快的CPU，内存，显卡等组件；北桥最重要的是CPU与内存之前的桥接，因此目前主流的架构中，大多将北桥的内存控制器整合到了CPU中。

2、南桥，负责连接速度较慢的设备接口，包括硬盘，USB设备、网卡等。

0.2.1执行脑袋运算与判断的CPU

1、CPU的工作频率：外频与倍频、

外频指的是CPU与外部组件进行数据传输时的速度，倍频则是CPU内部用来加速工作性能的一个倍数，两者相乘才是CPU的频率倍数。

2、新的CPU设计中，已经将北桥的内存控制芯片整合到CPU中，而CPU与内存、显卡通信的总线通常称为系统总线。南桥就是所谓的输入输出（I/O）总线，主要在连接硬盘、USB、网卡等设备。

3、CPU每次能够处理的数据量称为字长，字长根据CPU的设计而有32位和64位。我们现在俗称的电脑是32位/64位主要是根据这个CPU解析的字长而来（这也导致了32位的CPU最多只能支持到最大4G的内存）。

4、CPU的等级

5、超线程（HT）技术：

在每个CPU内部将重要的寄存器分成两组，而让程序分别使用这两组寄存器。也就是说，可以有两个程序“同时竞争CPU的运算单元”，而非通过操作系统的多任务切换，这一过程就会让CPU感觉好像“同时有两个内核的样子”。

0.2.2内存

1、个人电脑的内存主要组件为动态随机存取内存（DRAM）。随机读写内存只有在通电时才能记录与使用，断电后数据就会消失，因此也称这种RAM为挥发性内存。

DRAM使用广泛的有：SDRAM、 DDR SDRAM（DDR是指双倍数据传输速度，DDR更快，DDR后面的数字越大频率越快）

2、对服务器来说，内存的容量有时比CPU的速度还要重要。

3、CPU内部的二级缓存使用静态随机存取内存（SRAM）。

4、BIOS是一个程序，这个程序是写死到主板上面的一个内存芯片中，这个内存芯片在没有通电的情况下也能将数据记录下来，那就是只读存储器（ROM）。

0.2.3显卡

1、显卡：又称为VGA，它对于图形影像的显示扮演着重要的角色。一般对于图形影像的显示重点在于分辨率与颜色深度。因为每个图像的显示的颜色会占用内存，因此显卡上面有集成内存并被称为显存。这个显存容量将会影响你的屏幕分辨率与颜色深度。

2、目前主流的外接卡接口大多为PCle接口，且最新为PCle3.0，单通道速度高达1GB/s。

3、常见的显卡连接到屏幕的接口有：HDMI、DVI、D-SUB、DisplayPort等。HDMI可同时传送影像和声音。

0.2.4硬盘与存储设备

1、传统硬盘的组成：圆形碟片，机械手臂，磁头与马轴马达所组成的，其中的碟片的组成为扇区、磁道和柱面。

2、磁盘连接到主板的接口：SATA接口或SAS，目前桌面电脑主流使用的是SATA 3.0，理论极速可达600MB/s。外接式的接口：USB接口。

3、固态硬盘（SSD）：没有马达不需要转动，有通过闪存直接读写的特性，因此除了没数据延迟且快速外，还很省电。

每秒读写次数（IOPS）：近些年测试磁盘性能的度量单位，这个数值越大，代表可操作次数较高，当然性能也越好。

4、选购硬盘须知：

HDD和SSD：使用SSD作为系统盘，然后数据大多存放在HDD上面，这样系统运行快速（SSD），而数据存储量也大（HDD）。

容量：越大越好（重要数据注意经常备份）

缓冲存储器（缓存）：通常越大越好。

转速：越快越好

0.2.5扩展卡与接口

1、主板上通常会留多个扩展接口的插槽，包括PCL，AGP，PCL-X，PCle（由于PCle速度太快，几乎所有卡都以PCle来设计，但有些比较老旧的卡会保留几个PCL插槽）。

0.2.6主板

1、发挥扩展卡性能需考虑插槽的位置：卡安装在哪个插槽上，对性能的影响很大

2、设置I/O地址和IRQ中断请求：

I/O：设备的地址（门牌号码）

IRQ：想成是门牌连接到邮件中心（CPU）的专门路径。各设备可通过IRQ中断请求来告知CPU该设备的工作情况。

3、CMOS与BIOS

CMOS：主要功能为记录主板上面的重要参数，包括系统时间、CPU的电压与频率、各项设备的I/O地址与IRQ等，由于这些数据的记录需要有电，因此主板上才有电池。

BIOS：是写入到主板上某一块flash或EEPROM的程序，他可以在计算机启动的时候执行，以加载CMOS中的参数，并尝试调用存储设备中的引导程序，进一步进入操作系统中。

4、连接外置设备的接口：

PS/2接口：原来是常见的键盘和鼠标的接口，之后渐渐被USB接口取代。

USB接口：通常只剩下USB 2.0和USB 3.0，为了区分，USB 3.0 的插槽颜色为蓝色。

声音输出、输入与麦克风：这时一些圆形的插孔，主板上面有内置音效芯片时才会有三个插孔。

RJ–45 网络头：有内置网络芯片

HDMI：有内置显示芯片

0.2.7主机电源

1、能源转换率： 主机电源本身也会使用一部分电力。输出功率/输入功率，数值越高越符合能源效益。

0.2.8选购须知

系统不稳定的可能原因

系统超频

主机电源不稳

内存无法负荷

系统过热

0.3数据表示方式

0.3.1数字系统.

1、早期电脑使用的是利用通电与否的特性制造的二极管，如果通电就是1，没有通电就是0。我们称这种只有0和1的环境为二进制。

2、常用的磁盘容量单位为字节（Byte），1字节 = 8位

0.3.2字符编码系统

1、常用的字符编码为ASCLL，简体中文编码主要有：GB2312，UTF-8，目前主流为UTF-8.

0.4软件程序运行

0.4.1机器语言程序与编译型程序

1、编写让CPU读懂的脚本：

需要了解机器语言

需要了解所有硬件的相关功能函数

程序不具有可移植性

程序具有专一性

0.4.2操作系统

1、操作系统内核：操作系统（OS）其实也是一组程序，这组程序的重点在于管理电脑的所有活动以及驱动系统中的所有硬件（功能由内核来完成）

2、系统调用

API：系统调用层。程序员开发程序时只要遵循公认的系统调用参数来开发软件，该软件就能在该内核上运行。

3、操作系统的内核层直接参考硬件规格写成，所以同一个操作系统程序不能在不一样的硬件架构下运行

操作系统只是管理整个硬件资源，包括CPU，内存，输入输出设备及文件系统等

应用程序的开发都是参考操作系统提供的API，所以该应用程序只能在该操作系统上运行，不可以在其他操作系统上运行。

4、内核的功能：

系统调用接口

进程管理

内存管理

文件系统管理

设备驱动

5、操作系统和驱动系统：

操作系统必须要能够驱动硬件，如此应用程序才能使用该硬件的功能

一般来说，操作系统会提供API，，让开发商编写他们的驱动程序

要使用最新硬件功能，必须要安装厂商提供的驱动程序才行

驱动程序由厂商提供，与操作系统无关

0.4.3应用软件

应用程序是参考操作系统提供的API所开发出来的软件，这些软件可以让用户操作，以实现某些功能。

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