计算机基础

真的稀碎
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1.计算机系统

计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件系统包含CPU、存储器、输入输出系统，软件系统包含系统软件和应用软件。

1.1 计算机发展

1946年，世界上第一台电脑诞生在美国宾州大学，同年数学家冯·诺伊曼提出存储程序控制原理，自此，后世的计算机系统都依照冯·诺依曼体系来设计。

  • 第一代计算机（1946-1957）主要使用电子管为逻辑元件，主要用于科学研究，在这一代使用机器语言和汇编语言编写程序。
  • 第二代计算机（1958-1964）主要使用晶体管为逻辑元件，开始使用高级语言编写程序。
  • 第三代计算机（1965-1970）主要使用中小规模集成电路为逻辑元件，出现操作系统，用于科学技术、数据处理和过程控制。
  • 第四代计算机（1971-至今）主要使用大规模集成电路为逻辑元件，出现数据库管理系统，软件行业开始发展。微型电脑的出现，开始出现网络。

1.2 计算机划分

1.2.1按规模划分

  • 巨型计算机：国之重器，用于国防和现代大型科学技术，每秒百万亿次的计算量。
  • 大型计算机：较快的计算速度，每秒千万次的计算速度，用于科学计算和数据处理。
  • 小型计算机：高性能计算机，相对与大型计算机而言，价格低，规模小，可靠性高。
  • 微型计算机：采用X86 cpu架构的计算机，俗称微机，是常见的笔记本电脑。

1.2.2按功能和角色划分

服务器和客户机（c/s）

  • 服务器（Server）指在网络中向客户机提供服务的计算机
  • 客户机（Client）指在网络中接受服务器提供服务的计算机
  • 服务器按应用功能可划分为Web（网页）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、通讯服务器 、ERP 服务器等。 服务器按外形划分

1.2.3 按服务器外形划分

  • 塔式服务器

早期的一种简易的一个服务器机构类型，主板拓展性较强，设计考虑降噪。

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  • 刀片式服务器

密度很高的服务器，成组使用，高可用性和高密度，集中管理，高性能，灵活拓张，按需分配。母版集合为服务器集群，从而实现高网速和资源共享特性，为相同的客户组服务

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  • 机架式服务器

有统一标准，便于管理、高密度、节省空间，常用U为单位，1U=1.75英寸=44.45毫米，机架式服务器的宽度为19英寸（48.26cm），厚度分别为1U、2U、3U、4U、5U、7U几种标准

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1.3 服务器硬件

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1.3.1 CPU

服务器是网络中的重要设备，要接受少至几十人、多至成千上万人的访问，因此对服务器具有大数据量的快速吞吐、超强的稳定性、长时间运行等严格要求。所以说CPU是计算机的“大脑”，是衡量服务器性能的首要指标。服务器的CPU仍按CPU的指令系统来区分，通常分为CISC型CPU和RISC型CPU两类，后来又出现了一种64位的 VLIW（Very Long Instruction Word超长指令集架构）指令系统的CPU。

CPU类型

  • X86：CISC
  • ARM：Acorn RISC Machine 高通，华为麒麟
  • RISC-V 阿里玄铁910
  • MIPS 龙芯
  • Power：IBM
  • Powerpc：apple,ibm,moto
  • Ultrasparc ：Sun
  • Alpha：HP
  • 安腾：compaq

服务器CPU公司

  • Intel：
  • Xeon 至强
  • Itanium 安腾
  • AMD： Althlon MP
  • IBM： Power

1.3.2 主板

普通家用PC的主板，更多的要求是在性能和功能上，而服务器主板是专门为满足服务器应用(高稳定性、高性能、高兼容性的环境)而开发的主机板。由于服务器的高运作时间，高运作强度，以及巨大的数据转换量，电源功耗量，I/O吞吐量，因此对服务器主板的要求是相当严格的。

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1.3.3 内存

服务器内存也是内存，它与普通PC机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如ECC、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。

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  • 内存断电数据丢失，价格较高，速度快
  • 外存断电数据留存，价格较低，存储空间大，速度慢

1.3.4 硬盘

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机械硬盘：价格便宜，容量大，速度慢，有噪音，在剧烈碰撞下易损

固态硬盘：价格高，速度快，安全性高

硬盘接口分为以下几类：

  • IDE：Integrated Drive Electronics，电子集成驱动器，早期家用电脑常用接口
  • SCSI：Small Computer System Interface，小型计算机系统接口，早期的服务器常用接口
  • SATA：Serial ATA （Advanced Technology
  • Attachment 高技术配置），家用电脑常用的接口
  • SAS：Serial Attached SCSI，是目前服务器上主流的接口 6gb/s
  • 光纤通道：Fiber Channel，高性能服务器上采用的接口
  • M.2 ：固态硬盘接口，性能更强

1.3.5 网卡

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服务器都在主板上集成了网卡，传输速率为1Gbps，即千兆网卡特殊应用需要高端网卡，如光纤网卡，Infiniband网卡等，传输速率能达到10Gbps、20Gbps，即万兆网卡

1.3.6 远程管理卡

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远程管理卡ILO和内网的关系：在NCSI模式下的区别。

NCSI模式是什么？：NIC（Network Interface Card网卡）与 IPMI（ILO)端口复用技术。

IPMI: 智能平台管理接口（Intelligent Platform Management Interface）,IPMI支持远程监视，不需要 计算机操作系统的许可,IPMI是在连接到主板或服务器的单独硬件上运行

NCSI模式下：两个网络共用一根物理网线，逻辑上是分开的两套网络，互不干扰。

非NCSI模式：并无关系，各自使用不同的物理网线。

1.3.7 阵列卡

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Raid卡用来实现RAID的建立和重建，检测和修复多位错误，错误磁盘自动检测等功能。RAID芯片使CPU的资源得以释放，阵列卡把若干硬盘驱动器按照一定要求组成一个整体、由阵列控制器管理的系统阵列卡可以用来提高磁盘子系统的性能及可靠性支持的多种RAID级别，RAID 0 ，1，5 等阵列卡提供缓存及电池保护。直连模式一块盘做三，两块盘 整合在一起去使用 100 + 100 = 200

raid0 原理： 存储：加快 倍数和盘数量有关 读取：加快 倍数和盘数量有关 无冗余功能

raid1 原理：存储：速度不变 读取：2倍 冗余备份功能，只能坏一块raid5原理： 最少三块硬盘，最多掉一块盘的数据 读性能提高，写的性能下降

raid5原理： 最少三块硬盘，最多掉一块盘的数据 读性能提高，写的性能下降

1.4 机房

什么是IDC机房

互联网数据中心（Internet Data Center）简称IDC，就是电信部门利用已有的互联网通信线路、带宽资源，建立标准化的电信专业级机房环境，为企业、政府提供服务器托管、租用以及相关增值等方面的全方位服务。

数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。

在今后的发展中，数据中心也将会成为企业竞争的资产，商业模式也会因此发生改变。随着数据中心应用的广泛化，人工智能、网络安全等也相继出现，更多的用户都被带到了网络和手机的应用中。随着计算机和数据量的增多，人们也可以通过不断学习积累提升自身的能力，是迈向信息化时代的重要标志。

数据中心机房建设是一个系统工程，它由主机房（包括网络交换机、服务器群、存储器、数据输入、输出配线、通信区和网络监控终端等）、基本工作间（包括办公室、缓冲间、走廊、更衣室等）、第一类辅助房间（包括维修室、仪器室、备件间、存储介质存放间、资料室）、第二类辅助房间(包括低压配电、UPS电源室、蓄电池室、精密空调系统用房、气体灭火器材间等）、第三类辅助房间（包括储藏室、一般休息室、洗手间等）组成的。

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1.5 操作系统

在计算机系统中，操作系统是核心系统软件；其他的系统要运行在操作系统基础之上，操作系统是一组主管并控制计算机操作、运用和运行硬件、软件资源和提供公共服务来组织用户交互关联的系统软件程序。

1.5.1 操作系统分类

  • 服务器OS：CentOS，Ubuntu ，Windows Server ，（sccm 软件很贵） centos7 windows 99 重装系统100
  • 桌面OS：Windows 10，Mac OS，
  • 移动设备OS：Andriod，IOS，鸿蒙

1.5.2 linux

Linux，全称GNU/Linux，是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，其内核由林纳斯·本纳第克特·托瓦兹（Linus Benedict Torvalds）于1991年10月5日首次发布，它主要受到Minix和Unix思想的启发，是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它支持32位和64位硬件，能运行主要的Unix工具软件、应用程序和网络协议。

1.5.2.1 linux的诞生

1991 年的十月，当初网络还不像现在这么普遍，上网的人大部分都隶属于一些研究机构，或者是大学里面的学生、教授，1991年10月5日, 上午11时53分，有一个名为 Linus Torvalds 的年轻芬兰大学生在 comp.os.minix 这个新闻群组上发表了这样一个帖子，它标志着linux的诞生了。

1.5.2.2 linux的发展历史

  • 1991年：Linus Torvalds创建了Linux内核。他最初的目标是开发一个免费的类Unix操作系统内核，以在他的个人计算机上运行。
  • 1994年：Slackware Linux发行版发布，这是第一个稳定的Linux发行版，它对Linux的推广起到了重要作用。
  • 1995年：Red Hat Linux公司成立，他们后来成为Linux发行版的主要提供者之一。
  • 1998年：Linux标志着重要的里程碑，成为全球最大的开源软件项目之一。同时，Linux社群形成，开发者和用户开始共同贡献代码和解决问题。

1.5.2.3 Linux为什么伟大

  • 开源、免费
  • 提供功能强大的且可编写脚本的命令行界面 没有图形化
  • 是一个模块化 的 操作系统
  • 体积轻便 精简
  • 一切皆是文件

1.6 数据库系统

数据库系统（Database System），是由数据库及其管理软件组成的系统。 数据库系统是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理系统，也是一个为实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质 、处理对象和管理系统的集合体。

1.6.1 文件管理系统的缺点

  • 编写应用程序不方便
  • 数据冗余不可避免
  • 应用程序依赖性
  • 不支持对文件的并发访问
  • 数据间联系弱
  • 难以按用户视图表示数据
  • 无安全控制功能

1.6.2 数据库系统的发展

  • 萌芽阶段：文件系统使用磁盘文件来存储数据
  • 初级阶段：第一代数据库出现了网状模型、层次模型的数据库
  • 中级阶段：第二代数据库关系型数据库和结构化查询语言
  • 高级阶段：新一代数据库“关系-对象”型数据库

1.6.3 数据库名词

  • Database：数据库是数据的汇集，它以一定的组织形式存于存储介质上
  • DBMS：是管理数据库的系统软件，它实现数据库系统的各种功能。是数据库系统的核心
  • DBA：负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等工作
  • 应用程序：指以数据库为基础的应用程序
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