Linux學習筆記（第零篇）計算機基礎

​​Linux學習筆記（第零篇）計算機基礎​​Linux學習筆記（第零篇）Linux檔案系統及Shell

Linux學習筆記（第一篇）零散指令

Linux學習筆記（第二篇）目錄操作指令

Linux學習筆記（第三篇）檔案操作指令

Linux學習筆記（第四篇）檔案内容操作指令+正規表達式+重定向和管道

Linux學習筆記（第五篇）歸檔及壓縮指令

Linux學習筆記（第六篇）Vi編輯器

Linux學習筆記（第七篇）使用者群組管理

Linux學習筆記（第八篇）磁盤與檔案系統管理

Linux學習筆記（第九篇）邏輯卷管理（LVM）

Linux學習筆記（第十篇）程序管理

Linux學習筆記（第十一篇）服務管理

Linux學習筆記（第十二篇）網絡基礎

Linux學習筆記（第十三篇）通信管理

Linux學習筆記（第十四篇）管理常用網絡服務

Linux學習筆記（第十五篇）常用網絡伺服器配置

Part0–計算機基礎

一.計算機相關概念

1.計算機與計算機系統：

• 計算機是可以存儲、檢索和處理資料的可程式設計的電子裝置。
• 計算機系統分為硬體和軟體，硬體和軟體的結合使計算機能實作輸入、處理、輸出、存儲等基本功能。

2.資料表示

• 位（Bit，Binary Digit）：計算機所能識别的最小資訊單元），中文名也為比特。
• 位元組（Byte）：1位元組 = 8比特。
• ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange）：是一種用一個位元組（8位）表示字元的編碼方案，因為用計算機處理資料時，必須把字母、數字、符号等資料表示稱計算機能了解的格式。
• 字（Word）：…

3.磁盤組織

• 計算機使用的資訊存儲在檔案中。
• 檔案通常存儲在硬碟上，将硬碟分成更小的單元（目錄）和子單元（子目錄），并命名，也可以存儲在其它存儲媒介，如U盤、移動硬碟等。
• 計算機工作的檔案存儲在記憶體中。

二.計算機硬體

1.定義：

• 第一種定義：輸入裝置、輸出裝置、運算器、控制器、存儲器
• 第二種定義：輸入裝置、輸出裝置、處理器單元、内部存儲器、外部存儲器。

2.各部分作用：

• 輸入裝置：用于向計算機輸入指令或資料，例如鍵盤、掃描器、滑鼠等。
• 輸出裝置：用于接收計算機資料的輸出，例如顯示器、繪圖儀等。

• 處理器單元（CPU）：控制計算機的行為。

  【包含三個基本組成部分】：

  （1）算術和邏輯算數單元（ALU）：執行算術運算和邏輯運算。

  （2）寄存器：在CPU中存儲指令和資料。

  （3）控制單元（CU）：主要職責是從記憶體中存取指令和資料，并負責控制ALU。

• 内部存儲器（簡稱記憶體）：儲存目前程式的指令、處理的資料、執行程式指令時産生的中間結果。（注：記憶體隻儲存程式執行期間的臨時資料）

  【從使用功能上分類】：

  （1）随機存儲器（RAM）：是主要存放資料的地方，又稱為“主存”或“記憶體條”，是計算機的工作存儲器。計算機工作時，程式和資料臨時存放在RAM中，RAM中的資料可以修改和删除。

  （2）隻讀存儲器（ROM）：永久儲存計算機生産廠家放置在系統中的程式和資料。CPU隻能從ROM中讀取指令，不能更改、删除或覆寫。

• 外部存儲器（簡稱外存）：是記憶體的擴充，但不能取代記憶體。

  【相關知識】：

  （1）記憶體比較昂貴，對計算機而言屬于稀缺資源，而外部存儲器價格相對便宜。

  （2）主存的内容易失，所有有必要将程式和資料儲存在其它媒體上，這也就是外部存儲器存在的一大意義。

  （3）記憶體存儲目前正在執行的程式和正在處理的資料，而外部存儲器長期存儲程式和資料。

  【關于内部存儲器與外部存儲器的關系圖】：

三、計算機軟體

1.概念

• 計算機軟體通常指計算機程式。
• 程式：是由計算機程式設計語言寫成，用于控制計算機系統行為的指令集合。

• 軟體分類：系統軟體、應用軟體。

  【系統軟體】

  （1）系統軟體是控制計算機内部功能的程式集合。

  （2）系統軟體中最重要的是作業系統，作業系統是直接運作在“裸機”上的最基本的系統軟體，任何其它軟體都必須在作業系統的支援下才能運作。

  （3）其它系統軟體包括DBMS等。

  【應用軟體】

  （1）設計和編寫應用軟體的目的是在于個人、商業和科學環境中解決實際問題或者提供自動和有效的服務。

  （2）例如：辦公軟體、多媒體軟體、财務軟體、遊戲軟體等。

  （3）使用者可以購買各種現成的程式，也可以采用某種計算機語言自己編寫程式。

附、OS

1.OS的作用：

• OS是系統控制者，它控制計算機所有軟體和硬體。
• OS是資源管理者，它控制着計算機的資源（記憶體、CPU時間片、外圍裝置等）。

• OS是使用者接口，提供使用者操作計算機的界面。每個OS都有一個控制計算機操作的指令集，即使用者接口（UI），使用者接口是系統和使用者之間進行互動和資訊交換的媒介。

  【使用者接口】

  （1）指令驅動式使用者接口；

  （2）菜單驅動式使用者接口；

  （3）圖形使用者接口。

2.OS的分層結構：

• 由外到内，自頂向下：使用者->指令層->服務層->核心->硬體。

3.作業系統：

• 指令層：

  （1）是OS中唯一直接與使用者打交道的一層；

  （2）也成為Shell（最外層），提供使用者接口界面，對OS支援的特定指令集進行響應。

• 服務層：接收來自應用程式或指令層的服務請求，将它們轉換成傳送給核心的詳細指令。如果有處理結果，它将被送回到請求服務的程式。

  【由一組程式組成，提供如下服務】：

  （1）通路I/O裝置，如資料從應用程式傳送到列印機；

  （2）通路儲存設備，如資料從硬碟傳送到應用程式。

• 核心：

  （1）作業系統的最内層，是唯一直接與硬體打交道的一層。

  （2）隻要改變核心就可以使同一OS在不同的硬體環境下運作。

4.作業系統環境：

• 單任務：OS一次執行一個程序。
• 多任務：OS一次執行一個使用者的多個程式。前台在執行程式時，背景可以同時執行多個程式。
• 多使用者：多個使用者（終端）可以使用一台主機。

四、指令的處理過程

執行指令的過程可分為兩個階段：取指令周期和執行周期。（注：以下的簡稱，算術和邏輯運算單元（ALU），控制單元（CU））

• 第一步：CU将指令從記憶體讀到CPU的寄存器；
• 第二步：CU增加指令指針寄存器的值，以指向記憶體中下一條指令的位置；
• 第三步：CU給ALU發信号，通知ALU執行該指令。

• 第一步：ALU通路指令寄存器中的指令操作碼，以确定要執行的功能并得到指令的輸入資料；
• 第二步：ALU執行指令；
• 第三步：指令執行結果存儲在寄存器中，或交由控制單元寫入記憶體單元。