计算机基础

用户4955575447946
161 阅读9分钟

计算机基础

  • 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

  • 计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分组成

  • 计算机系统

    • 硬件系统

      • 主机

        • 内存储器

          • RAM
          • ROM

        • 中央处理器CPU

          • 运算器
          • 控制器

      • 外部设备

        • 外部存储器——硬盘、软盘、光盘、磁带
        • 输入设备——键盘、鼠标、扫描仪
        • 输出设备——显示器、打印机、绘图仪
        • 其他设备——调制解调器

    • 软件系统

      • 系统软件

        • 操作系统
        • 程序语言处理系统数
        • 据库管理系统
        • 服务程序———检查、诊断、调试程序

      • 应用软件

        • 通用应用软件——如 Office 办公软件包
        • 专用应用软件——用户程序

  • 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

0.png

  • 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: IBMz13 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

服务器硬件组成

1.png

  • 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

    • 主频: 主频是 CPU 的时钟频率(CPU Clock Speed)，是 CPU 运算时的工作的频率（1秒内发生的同步脉冲数）的简称。单位是 Hz。一般说来，主频越高，CPU 的速度越快，由于内部结构不同，并非所有的时钟频率相同的 CPU 的性能都一样
    • 外频: 系统总线的工作频率，CPU 与外部（主板芯片组）交换数据、指令的工作时钟频率
    • 倍频: 倍频则是指 CPU 外频与主频相差的倍数
    • 三者关系是: 主频=外频x倍频
    • 高速缓存( cache ): 高速交换的存储器。CPU 缓存分为一级，二级，三级缓存，即 L1，L2 ，L3
    • 内存总线速度 (Memory-Bus Speed): 一般等同于 CPU 的外频，指 CPU 与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度
    • 地址总线宽度: 决定了 CPU 可以访问的物理地址空间

    CPU类型

    • x86、x64 (CISC )、ARM ( Acorn RISC Machine )、m68000, m68k ( moto )、Power ( IBM )、Powerpc ( apple,ibm,moto )、Ultrasparc ( Sun )、Alpha ( HP )、安腾( compaq )

  • 主板

    • 主板 mainboard、系统板 systemboard 或母板 motherboard，安装在机箱内，是计算机最基本的也是最重要的部件之一
    • 主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有 BIOS 芯片、I/O 控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、土板及插卡的直流电源供电接插件等元件

  • 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

    • 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 镜像为系统在出现多位错或内存物理故障时提供数据保护功能，以保证系统仍能正常的运行

      数据同时写入两个镜像的内存区域

      从一个区域进行数据的读取

  • 硬盘

    • 硬盘基本参数︰
    • 容量：容量是硬盘最主要的参数。单位有MB、GB、TB
    • 转速：转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为 rpm。现在硬盘的转速已经达到 10000rpm， 15000rpm
    • 传输速率：传输速率(Data Transfer Rate)。硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒(MB/s )
    • 缓存：硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度

  • 电源和风扇

  • 支持服务器的电力负载

  • 支持冗余，防止电源故障

    • 故障预警和防止
    • 故障之前的预防性维护
    • 保证服务器持续运行

  • 冗余电源和风扇

  • 电源子系统包括

    • 智能电源和风扇

  • 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

  • 热插拔技术

    • 称为热交换技术(Hot Swap )，允许在不关机的状态下更换故障热插拔设备
    • 常见的热插拔设备∶硬盘，电源，PCI设备，风扇等
    • 热插拔硬盘技术与 RAID 技术配合起来，可以使服务器在不关机的状态下恢复故障硬盘上的数据，司时并不影响网络用户对数据的使用

  • 存储

    • 存储网络：用于存放数据信息的设备和介质，是计算机系统的外部存储，数据可安全存放，长期驻留

      DAS-----直接连接存储(Direct Attached Storage)

      直接存储(Direct Attached Storage)。存储设备与主机的紧密相连。管理成本较低，实施简单。储时直接依附在服务器上，因此存储共享受到限制。CPU必须同时完成磁盘存取和应用运行的双重任务，所以不利于CPU的指令周期的优化，增加系统负担。

      NAS-----网络连接存储(Network Attached Storage)

      通过局域网在多个文件服务器之间实现了互联，基于文件的协议(NFS、NFS、SMB/CIFS 等 )，实现文件共享。集中管理数据，从而释放带宽、提高性能。可提供跨平台文件共享功能。可靠性较差，适用于局域网或较小的网络。

      SAN-----存储区域网络(Storage Area Networks)

      利用高速的光纤网络链接服务器与存储设备，基于 SCST,IP，ATM 等多种高级协议，实现存储共享。服务器跟储存装置两者各司其职。利用光纤信道来传输数据，以达到一个服务器与储存装置之间多对多的高效能、高稳定度的存储环境。实施复杂，管理成本高。

      DASNASSAN
      传输类型SCSI、FCIPIP、FC、SAS
      数据类型数据块文件数据块
      典型应用任何文件服务器数据库应用
      优点磁盘与服务器分离,便于统一管理不占用应用服务器资源 广泛支持操作系统 扩展较容易 即插即用，安装简单方便高扩展性 高可用性 数据集中，易管理
      缺点连接距离短 数据分散，共享困难存储空间利用率不高 扩展性有限不适合存储量大的块级应用 数据备份及恢复占用网络带宽相比 NAS 成本较高 安装和升级比 NAS复杂
avatar
文章
阅读
粉丝