计算机系统
计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分组成
计算机硬件
计算机(Computer):俗称电脑,是一种能接收和存储信息,并按照存储在其 内部的程序对海量数据进行自动、高速地处理,然后把处理结果输出的现代化 智能电子设备
发展历史:
第一代计算机(1946-1957) 电子管时代第二代计算机(1958-1964) 晶体管时代第三代计算机(1965-1970) 集成电路时代第四代计算机(1971以后) 大规模集成电路时代1946年,世界上第一台计算机ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)在美国宾州大学诞生,是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道 需要而研制成的。使用了17468只电子管,占地170平方米,重达30吨,耗电 174千瓦,耗资40多万美元。每秒可进行5000次加法或减法运算
世界上第一台计算机
计算机硬件组成
冯·诺依曼体系结构: 1946年数学家冯·诺依曼于提出,计算机硬件由运算器、 控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成
冯·诺依曼
摩尔定律
由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔于1965年提出 当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月 便会增加一倍,性能也将提升一倍
按规模划分
巨型计算机:应用于国防尖端技术和现代科学计算中。巨型机的运算速度可达 每秒百万亿次以上, “天河一号”为我国首台千万亿次超级计算机
大型计算机:具有较高的运算速度,每秒可以执行几千万条指令,而且有较大 的存储空间。往往用于科学计算、数据处理或作为网络服务器使用,如:IBM z13 mainframe
小型计算机:规模较小、结构简单、运行环境要求较低,一般应用于工业自动 控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等方面
微型计算机:中央处理器(CPU)采用微处理器芯片,体积小巧轻便,广泛用 于商业、服务业、工厂的自动控制、办公自动化以及大众化的信息处理
服务器
服务器Server是计算机的一种,是网络中为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机,服务器在网络操作系统的控制下,将与其相连的硬盘、磁带、打 印机及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享,也能为网络用户提 供集中计算、信息发布及数据管理等服务
服务器按应用功能可分为:
Web服务器、数据库服务器、文件服务器、中间件应用服务器、日志服务器、 监控服务器,程序版本控制服务器、虚拟机服务器、邮件服务器、打印服务器、 域控制服务器、多媒体服务器、通讯服务器、ERP服务器等
服务器按外形分类:
塔式服务器、刀片式服务器、机架式服务器
塔式Tower服务器
刀片式Blade服务器
机架式Rack服务器
服务器配置示例
服务器硬件---CPU
CPU是Central Processing Unit的缩写,即中央处理器。由控制器和运算器构 成,是整个计算机系统中最重要的部分
服务器CPU公司
Intel
Xeon 至强Itanium 安腾AMD
Althlon MPIBM
x86X64(CISC)ARM(Acorn RISC Machine)m68000, m68k(moto)Power(IBM)Powerpc(apple,ibm,moto)Ultrasparc (Sun)Alpha(HP)安腾(compaq)微型计算机CPU的发展
服务器分类
按照CPU体系架构来区分,服务器主要分为两类:非x86服务器:使用RISC(精简指令集)或EPIC(并行指令代码) 处理器,并 且主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器,指令系统相对简单,它只要求 硬件执行很有限且最常用的那部分执令,CPU主要有Compaq的Alpha、HP的 PA-RISC、IBM的Power PC、MIPS的MIPS和SUN的Sparc、Intel研发的EPIC 安腾处理器等。这种服务器价格昂贵,体系封闭,但是稳定性好,性能强,主 要用在金融、电信等大型企业的核心系统x86服务器:又称CISC(复杂指令集)架构服务器,即通常所讲的PC服务器, 它是基于PC机体系结构,使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片的服务 器。目前主要为intel的Xeon E3,E5,E7系列,价格相对便宜、兼容性好、稳 定性较差、安全性不算太高服务器硬件---主板
服务器硬件---内存
内存是介于CPU 和外部存储之间,是CPU 对外部存储中程序与数据进行高速运 算时存放程序指令、数据和中间结果的临时场所,它的物理实质就是一组具备 数据输入输出和数据存储功能的高速集成电路
内存是CPU能直接寻址的存储空间,由半导体器件制成。内存的特点是存取速 度快
计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的,因此内存的性能对计算机的影 响非常大
外存:硬盘,U盘,软盘,光盘
内存和外存的区别: 内存断电后数据丢失 外存断电后数据可以保存
容量:即该内存的存储容量,单位一般为“MB”或“GB”
内存带宽:
内存带宽是指内存与北桥芯片之间的数据传输率单通道内存节制器一般都是64-bit的,8个二进制位相当于1个字节,换算成 字节是64/8=8,再乘以内存的运行频率,如果是DDR内存就要再乘以2计算公式: 内存带宽=内存总线频率×数据总线位数/8示例:DDR内存带宽计算
DDR2 667,运行频率为333MHz,带宽为 333×2×64/8=5400MB/s=5.4GB/sDDR2 800,运行频率为400MHz,带宽为 400×2×64/8=6400MB/s=6.4GB/s在线备用内存技术
当主内存或者是扩展内存中的内存出现多 位错误时或者出现物理内存故障时,服务 器仍继续运行由备用内存接替出现故障内存的工作备用的内存区域必须比其它区域的内存容 量要大或相同内存镜像
服务器硬件---硬盘
机械硬盘结构:
存储介质(Media)——盘片
盘片的基板是金属或玻璃材质制成,为达到高密度高稳定的质量,基板要求表 面光滑平整,不可有任何暇疵
读写头(Read Write Head)——磁头
磁头是硬盘读取数据的关键部件,它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁 信息转化为电信号向外传输
马达( Spindle Motor // 用户空间
x = x 100 // 用户空间
file.write(str) // 切换到内核空间
y = x 200 // 切换回用户空间
说明:第一行和第二行都是简单的赋值运算,在 User space 执行。第三行需要写入文件,就 要切换到 Kernel space,因为用户不能直接写文件,必须通过内核安排。第四行又是赋值运算, 就切换回 User space
编程语言
低级语言
机器语言:0和1
汇编语言:和机器语言一一对应,与硬件相关的特有代码、驱动程序开发
中级语言:C
系统级应用、驱动程序
高级语言: java,python,go,php,Objective-C,C#
应用级程序开发
服务器三大操作系统
Windows:Linux:GNU/LinuxUnix:1969年Ken ThompsonSystem: Bell Lab
AIX (IBM)Solaris (SUN)HP-UX (HP)BSD: (BSRG)Berkeley System Distribution
NetBSDOpenBSDFreeBSD服务器操作系统市场
UNIX历史
兼容分时系统
兼容分时系统Multics
为了进一步强化大型主机的功能,让主机的资源可以提供更多的使用者来利用, 所以在1964年, 由贝尔实验室(Bell)、麻省理工学院(MIT)及奇异公司(GE美国 通用电气公司)共同发起了Multics(多路信息计算系统)的计划, Multics计划 的目的是让大型主机可以同时支持300个以上的终端机连线使用。不过,到了 1969年前后,由于计划进度缓慢,资金也短缺,所以该计划虽然继续在研究, 但最终贝尔实验室还是选择了退出
Ken Thompson:一切为了游戏
Unix历史
1965前后 Multics
贝尔实验室,麻省理工,通用电气发起
1969 Unix雏形UNICS
Ken Thompson 汇编语言 B语言
1973 正式命名为Unix
Dennis Ritchie C语言
1977 BSD
Berkeley Software Distribution 伯克利大学
HP-UNIX IBM AIX “不对学生提供源码” 收回版权
1984年 Minix操作系统
Andrew S. Tanenbaum荷兰阿姆斯特丹自由大学计算机科学系
GNU
GNU(GNU is Not Unix)1984年由Richard Stallman发起并创建目标是编写大量兼容于Unix系统的自由软件官方网站: General Public License)自由软件基金会:Free Software Foundation允许用户任意复制、传递、修改及再发布基于自由软件修改再次发布的软件,仍需遵守GPLLGPL(Lesser General Public License)LGPL相对于GPL较为宽松,允许不公开全部源代码GNU操作系统:Hurd Hird of Unix-Replacing DaemonsLinux起源
1991年的10月5日,Torvalds在comp.os.minix新闻组上发布 消息,正式向外宣布他自行编写的完全自由免费的内核诞生 (Freeminix-like kernel sources for 386-AT)——— FREAX,英文含义是怪诞的、怪物、异想天开
类Unix的内核,在GPL下发布
官网:
Linux操作系统:
完整的类UNIX操作系统Linux内核 GNU工具如:CentOS,Ubuntu,AndroidLinux团队
Linux发行版
slackware:SUSE Linux Enterprise Server (SLES)OpenSuse桌面
debian: ubuntu,mintredhat: RHEL: RedHat Enterprise Linux每18个月发行一个新版本
CentOS:兼容RHEL的格式
中标麒麟:中标软件
Fedora:每6个月发行一个新版本
ArchLinux:轻量简洁Gentoo:极致性能,不提供传统意义的安装程序LFS: Linux From scratch 自制LinuxAndroid: kernel busybox(工具集) java虚拟机Linux分支参考网站:
REDHAT红帽公司
Marc Ewing早在卡内基梅隆大学读书的时候就戴着他祖父 的红色曲球帽. Marc在Marc Ewing大学常把自己的软件命 名为Red Hat — Red hat 1, Red Hat 2 用来区别他人的软 件. 所以当他开始自己的Linux项目, 自然就会命名为Red Hat Linux。Ewing非常乐于帮助同学解决计算机问题 “你 的朋友可能会说, 去跟我的朋友Marc交流. 谁是Marc? 他是 红帽男孩. ” 所以, 至少在他们最亲密的朋友当中, 红帽子成 为了技术专家的同义词1993年,Bob Young 建立了ACC公司,营销Linux和UNIX 的支持软件和书籍杂志。1995年,Bob Young 收购了Marc Ewing的业务,合并后 的ACC公司成为新的Red Hat软件公司,发布了Red Hat Linux 2.0Linux内核
Linux的内核版本由3部分组成
Linux版本号的命名
Linux发行版本
Linux发行版的名称和版本号是由发行版的维护者决定的
RedHat Enterprise Linux 7.3
由Red Hat公司发布
SUSE Linux Enterprise Server 12 SP2
由Novell公司发布
Debian Linux 9
由Debian维护社区发布
Android 8.0
由Google公司发布
红帽发行版本
开源 Open Source
开源: Open Source ,软件和源代码提供给所有人
自由分发软件和源代码能够修改和创建衍生作品软件分类:
商业共享自由 free开源协议
世界上的开源许可证,大概有上百种
Linux哲学思想
一切都是一个文件(包括硬件)小型,单一用途的程序链接程序,共同完成复杂的任务避免令人困惑的用户界面配置数据存储在文本中获取发行版
CentOS
虚拟机
虚拟机:用软件(如:vmware,virtualbox等)模拟硬件
使用vmware workstation