N22-第一周博客：计算机及Linux系统的入门学习了解

                                             内容概要

                                    1.计算机的组成及基本功能

                                    2.Linux系统主要发行版本及其区别

                                    3.Linux系统哲学思想

                                    4.Linux系统获取帮助信息的方法

                                    5.Linux系统发行版基础目录及其功能介绍

1.计算机的组成及基本的工作原理

    从世界上第一台计算机“ENIAC”于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生至今，计算机的发展都遵循着冯诺依曼体系结构。
     在冯诺依曼体系结构中，计算机主要由五大部分组成，分别是控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。

     CPU内包含制器、运算器、存储器以及缓存设备

     控制器：是整个计算机的中枢神经，其功能是对程序规定的控制信息进行解释，根据其要求进行控制，调度程序、数据、地址，协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。

     运算器：运算器的功能是对数据进行各种算术运算和逻辑运算，即对数据进行加工处理。

     存储器：存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息。

     输入：输入设备是计算机的重要组成部分，输入设备与输出设备合称为外部设备，简称外设，输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。常见的输入设备有键盘、鼠标器、光电输入机、磁带机、磁盘机、光盘机等。

     输出：输出设备与输入设备同样是计算机的重要组成部分，它把外算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出出来。微机常用的输出设备有显示终端CRT、打印机、激光印字机、绘图仪及磁带、光盘机等。

    在存储器内部是划分成一个一个的存储单元的，在每个单元叫Cell，每一个Cell的大小是8位二进制（8bit）=1字节（1Byte）

    在存储器中最小存储单元——字节

    在计算机中最小的信息单位是bit，也就是一个二进制位，内存中每一个Cell 都带有编址的，用数字编址。

    32位CPU：数据存储能力一次运算最大运算2^32个存储单元

                 2^10=1024

                 2^32=2^10*2^10*2^10*4 Bytes

                         =1024*1024*1024*4 Bytes

                         =1024*1024*4 KB

                         =1024*4 MB

                         =4G

    所以32位CPU 最多使用4G 的内存条。       

（在计算机中最小的信息单位是bit，也就是一个二进制位，8个bit组成一个Byte，也就是字节。一个存储单元可以存储一个字节，也就是8个二进制位。计算机的存储器容量是以字节为最小单位来计算的，对于一个有128个存储单元的存储器，可以说它的容量为128字节。如果有一个1KB的存储器则它有1024个存储单元，它的编号为从0－1023。存储器被划分成了若干个存储单元，每个存储单元都是从0开始顺序编号，如一个存储器有128个存储单元，则它的编号就是从0-127。）

（存储单元Cell：存储单元一般应具有存储数据和读写数据的功能，以8位二进制作为一个存储单元，也就是一个字节。每个单元有一个地址，是一个整数编码，可以表示为二进制整数。程序中的变量和主存储器的存储单元相对应。变量的名字对应着存储单元的地址，变量内容对应着单元所存储的数据。存储地址一般用十六进制数表示，而每一个存储器地址中又存放着一组二进制（或十六进制）表示的数，通常称为该地址的内容。）

    程序写好后放在外存上，运行时程序从磁盘装在到内存上，程序由指令加数据组成，所以指令和数据都在内存上当运行程序时，CPU先读取内存上的指令，指令告诉CPU要调取哪些数据，然后CPU在内存上取出数据所在的编址单元进行运算，第一条指令运算后还会有第二条、第三条指令…………，为了不耽误程序执行的时间，所以CPU中的寄存器中就存着下一条指令在哪一个存储单元放着，以方便CPU迅速执行下一条指令CPU的运算速度非常快，而内存的运算速度很满，比如CPU的频率是2.5G赫兹，而内存的速度要比这慢得多，所以内存处理一次数据，可能CPU要空转几圈，所以为了实现这种速度的衔接，就引入了缓存的概念，在CPU内加入缓存—Cache。

2.Linux系统主要发行版本及其区别 

Debian： 

   Debian运行起来极其稳定，这使得它非常适合用于服务器。Debian这款操作系统派生出了多个Linux发行版。它有37500多个软件包，这方面唯一胜过Debian的其他发行版只有Gentoo。Debian使用apt或aptitude来安装和更新软件。Debian这款操作系统无疑并不适合新手用户，而是适合系统管理员和高级用户。Debian支持如今的大多数架构（处理器）。 

RedHat:

   这是第一款面向商业市场的Linux发行版。它有服务器版本，支持众多处理器架构，包括x86和x86_64。如果安全是关注的首要问题，那么红帽企业级Linux的确是款完美的发行版，它使用YUM程序包管理器。

CentOS:

   CentOS是一款企业级Linux发行版，它使用红帽企业级Linux中的免费源代码重新构建而成。这款重构版完全去掉了注册商标以及Binary程序包方面一个非常细微的变化。CentOS使用YUM来管理软件包,非常稳定的程序包.

Fedora：

   小巧的Fedora适合那些想尝试最先进的技术，等不及程序的稳定版出来的技术达人，Fedora是红帽公司的一个测试平台，产品在成为企业级发行版之前，在该平台上进行开发和测试。Fedora是一款非常好的发行版，有庞大的用户论坛，软件库中还有为数不少的软件包，Fedora同样使用YUM来管理软件包。

Gentoo:

    与Debian一样，Gentoo这款操作系统也包含数量众多的软件包。Gentoo并非以预编译的形式出现，而是每次需要针对每个系统进行编译。连Gentoo社区都觉得Gentoo安装和使用起来很困难；不过它被认为是最佳学习对象，可以进而了解Linux操作系统的内部运作原理。

ArchLinux:

    Arch是一款采用滚动发行方式的操作系统：只要安装一次就够了；每当发行了某个新版本，就可以升级发行版，不需要重新安装。Pacman是Arch Linux的软件包管理器。Arch Linux既支持X86处理器架构，又支持X86_64架构，安装程序可以从光盘或U盘来运行。Arch旨在从开发者的角度而不是从用户的角度做到力求简单。Arch配置和安装起来超容易。它真是一款面向高手的发行版，让你可以了解Linux系统的每一个细枝末节。

Ubuntu:

    Ubuntu是Debian的一款衍生版，也是当今最受欢迎的免费操作系统。Ubuntu侧重于它在这个市场的应用，在服务器、云计算、甚至一些运行Ubuntu Linux的移动设备上很常见。作为Debian Gnu Linux的一款衍生版，Ubuntu的进程、外观和感觉大多数仍然与Debian一样。它使用apt软件管理工具来安装和更新软件。它也是如今市面上用起来最容易的发行版之，。Ubuntu使用基于apt的程序包管理器。

OpenSuse:

    OpenSuse这款Linux发行版是免费的，并不供商业用途使用，仍然供个人使用。OpenSuse的真正竞争对手是红帽企业级Linux。它使用Yast来管理软件包。有了Yast，使用和管理服务器应用程序就非常容易。此外，Yast安装向导程序可以配置电子邮件服务器、LDAP服务器、文件服务器或Web服务器，没有任何不必要的麻烦，它随带snapper快照管理工具，因而可以恢复或使用旧版的文件、更新和配置。由于让滚动发行版本成为可能的Tumbleweed，可将已安装的操作系统更新到最新版本，不需要任何的新发行版。

3.Linux系统哲学思想

（1）一切皆文件：

        把几乎所有资源统统抽象为文件形式；包括硬件设备、甚至通信接口等；

（2）由众多功能单一的程序组成;一个程序只做一件事，并且做好；

组合小程序完成复杂任务

（3）尽量避免跟用户交互

目标：易于以编程的方式实现自动化任务

（4）使用文本文件保存配置信息

4.Linux系统获取帮助信息的方法

获取命令的使用帮助：

    内部命令：

        help + 命令

    外部命令：

       （1）命令自带简要格式的使用帮助

           # 命令+ –help

       （2）使用手册：manual

           位置：/usr/share/man/

           # man + 命令

               SECTION:

                    NAME:功能性说明

                    SYNOPSIS：语法格式

                    DESCRIPTION：描述

                    OPTIONS：选项

                    EXAMPLES：使用示例

                    AUTHOR：作者

                    SEE ALSO：参考

                    BUGS：报告程序bug的方式

                     ……

             SYNOPSIS：

                    []:可选内容：

                    <>:必须提供的内容

                    a|b|c：多选一

                    ……：同类内容可出现多个；

             使用手册：压缩格式的文件，有章节之分；

                /usr/share/man

                man1,man2,……

                 1.用户命令：

                 2.系统调用：

                 3.C库调用：

                 4.设备文件及特殊文件：

                 5.文件格式（配置文件格式）：

                 6.游戏使用帮助：

                 7：杂项：

                 8：管理工具及守护进程：

            #man CHAPTER COMMAND

                  注意：并非每个COMMAND在所有章节下都有手册

                   查看：

                       # whatis + 命令

                 注意：其执行过程是查询数据库进行的

                       手动更新数据库：

                       #makewhatis  

              man 命令打开手册以后的操作方法：

                     翻屏：

                       空格键：向文件尾翻一屏

                       b:向文件首部翻半屏

                       Ctrl+d:向文件尾部翻半屏

                       Ctrl+u:向文件首部翻半屏

                       回车：向文件尾部翻一行

                       K：向文件首部翻一行

                       G：跳转至最后一行

                       #G跳转至指定行

                       1G：跳转至文件首部

                       文本搜索：

                      /关键词 ：从文件首部向文件尾部一次查找

                      ？关键词：从文件尾部向文件首部一次查找

                         n:与查找命令方向相同；

                         N：与查找命令方向相反；

                          退出：

                                q:quit   

                     选项： 

                       -M /PATH/TO/SOMEDIR: 到指定目录下查找命令手册并打开

        (3)info + 命令

            获取命令的在线文档

       （4）很多应用程序会自带帮助文档：/usr/share/doc/APP-VERSION

            README:程序的相关信息；

            INSTALL：安装帮助

            CHANGES：版本迭代时的改动信息

       （5）主流发行版官方文档

             http://www.redhat.com/doc

       （6）程序官方文档：

             官方站点上的“Document”

       （7）搜索引擎

              google

5.Linux系统发行版基础目录及其功能介绍

Linux文件系统介绍:

FHS:Filesystem Hierarchy Standard 

/bin:所有用户可用的基本命令程序文件；

/sbin:供系统管理使用的工具程序

/boot:引导加载器必须用到的各静态文件

    kernel，initramfs(initrd)，grub等；

/dev：存储特殊文件或设备文件；

    设备有两种类型：

字符设备（线性设备）：数据交换以字符进行—键盘、显示器、

 块设备（随机设备）：可以把多个字符打包成块数据进行发送—硬盘

/etc:系统程序的配置文件，只能为静态

/home:普通的家目录的集中位置：一般每个普通用户的家目录默认为此目录下与用户名同名的子目录：/home/用户名

/lib:为系统启动或根文件系统上的用用程序（/bin,/sbin等）提供共享库，以及为内核提供

      内核模块

         libc.so*：动态链接的C库

         ld*:运行时链接器/加载器

         modules:用于存储内核模块的目录

/lib64:64位系统特有的存放64位共享库的路径

/media:便携式设备挂载点：cdrom，floppy等

/mnt:其他文件系统的临时挂载点

/opt:附加应用程序（第三方程序）的安装位置;可选路径

/root:管理员的家目录，可选

/srv：当前主机为服务提供的数据；

/tmp：为那些会产生临时文件的程序提供用于存储临时文件的目录；可供所有用户执行写入操作，有特殊权限

/usr: usr Hierarchy全局共享的只读数据

 包含：bin，sbin,  —系统的附加功能可能会用到，系统启动时不会用到

lib,lib64

include:C程序头文件

share:命令手册页和自带文档等架构特有的文件存储位置

        local:有一个层级目录

X11R6：x-windows程序的安装位置

src:程序源码文件的存储位置

/usr/local：Local Hierarchy  让系统管理员安装本地应用程序；也通常用于第三方程序的安装   

/var:var Hierarchy  存储发生变化的数据的目录

/proc:基于内存虚拟文件系统，用于为内核及进程存储相关信息，他们多为内核参数，例如net.ipv4.ip_forward,虚拟为net/ipv4/ip_forward,存储于/proc/sys/,因此其完整路径为/proc/sys/net/ipv4/ip_forward;

/sys:sysfs虚拟文件系统提供了一种比proc更为理想的访问内核数据的途径是一种虚拟的，基于内存（临时性）的文件系统其主要作用：在于为Linux提供统一模型的接口。