計算機的組成及其功能

計算機的組成

簡單來說，計算機應(yīng)由兩部分組成：
第一部分：硬件

馮諾依曼結(jié)構(gòu)體系

當前計算機主要是基于馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的，在該體系中，計算機硬件由5個部件組成。分別是：運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。而現(xiàn)今運算器和控制器一般集成在一起，叫中央處理器（Central Processing Unit, CPU）計算機最核心的部件，相當于人類的大腦。

中央處理器(CPU)

• 運算器：主要負責程序運算與邏輯判斷

• 控制器：則主要在協(xié)調(diào)各周邊元件與各單元間的工作

  在CPU中，還包含了通用寄存器組，是中央處理器內(nèi)的組成部分。寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件，它們可用來暫存指令、數(shù)據(jù)和地址。在中央處理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序計數(shù)器(PC)。在中央處理器的算術(shù)及邏輯部件中，存器有累加器(ACC)。

• 存儲器（memory）
  存儲程序和數(shù)據(jù)，并能在計算機運行過程中高速、自動地完成從程序或數(shù)據(jù)的存取，也就是俗稱的內(nèi)存RAM(Random Access Memory)

• 輸入設(shè)備（Input）：外部設(shè)備之一。作用是將程序、原始數(shù)據(jù)、文字、字符、控制命令或現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)輸入到計算機。常見的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標、磁帶機、磁盤機、光盤機等

• 輸出設(shè)備（Output）：外部設(shè)備之一。作用是把計算機的中間結(jié)果或最后結(jié)果、機內(nèi)的各種數(shù)據(jù)及文字等信息輸出來。常見的輸出設(shè)備有：CRT、打印機、繪圖儀等

第二部分：軟件

• 匯編語言（assembly language）：一種用于cpu的低級語言。它使用助記符代替二進制語言，方便人類的閱讀及操作。但一種匯編語言只能與相對應(yīng)的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對應(yīng)，無法在不同平臺移植

匯編語言是最接近機器語言的低級語言，相當于用人類看得懂的符號來代替0和1，匯編通過指令集來下達命令控制CPU，并且它操作的對象并不是具體的數(shù)據(jù)，而是各種寄存器和內(nèi)存；不同類型的CPU 有著不同的機器指令系統(tǒng),所以，匯編語言程序與機器有著密切的關(guān)系。除了同系列、不同型號CPU 之間的匯編語言程序有一定程度的可移植性之外，其它不同類型（如：小型機和微機等）CPU 之間的匯編語言程序是無法移植的，也就是說，匯編語言程序的通用性和可移植性要比高級語言程序低。

• 系統(tǒng)軟件（system software）：用來運行或控制硬件所開發(fā)的計算機軟件，如操作系統(tǒng)、編譯器、數(shù)據(jù)庫等等

常見的軟件

• 操作系統(tǒng)（Operating system）：控制與管理硬件及軟件資源，并提供用戶操作接口，完成人機交互的軟件，常見的有Unix、GNU/Linux、 MAC OS X、Microsoft Windows等
• 編譯器（compiler）：將使用匯編語言編寫的代碼，轉(zhuǎn)換成計算機可識別的機器語言，常見的有GCC
• 解釋器（interpreter）：將高級編程語言一行一行解釋運行。它的好處是可以消除編譯整個程序的負擔，缺點則是運行速度比較緩慢，且使用解釋器的代碼在運行過程中，不可脫離解釋器。常見的使用解釋器的語言包括Perl、Python、Ruby等
• 連接器（linker）：將由匯編器或編譯器產(chǎn)生的目標文件和外部程序庫鏈接為一個可執(zhí)行文件
• 加載器（loader）：負責將程序加載到內(nèi)存中，并配置內(nèi)存與相關(guān)參數(shù)，使之能夠運行
• 應(yīng)用軟件（application software）：為了某種特定用途而被開發(fā)的軟件。它可以是一個特定的程序，也可以是一個由眾多獨立程序組成的龐大的軟件系統(tǒng)

什么是Linux

在Linux誕生之前，一直是UNIX的天下，只不過UNIX在1979年之后就不能免費獲得，要想使用就需要購買，在當時，這不是一個小數(shù)目。
后來Richard Mathew Stallman在1984年發(fā)起GNU計劃，該計劃意在構(gòu)建一個完全自由的操作系統(tǒng)，所謂完全自由，就要要求加入GNU計劃的所有軟件必須自由使用，自由更改，自由發(fā)布，也需要把更改后的代碼發(fā)布。并且制定了明文規(guī)定許可協(xié)議：GPL協(xié)議
GNU計劃發(fā)起后，在這期間誕生了很多有名的軟件，如（VI，emacs，gcc)但GUN上的軟件都是運行在UNIX系統(tǒng)上，并沒有“自由的Unix核心”存在。直到1991年，芬蘭赫爾辛基大學(xué)的一個學(xué)生:Linus Benedict Torvalds 開發(fā)了一個類unix內(nèi)核，一經(jīng)發(fā)布便得到廣大愛好者的支持，這個內(nèi)核就是linux，1994年，linux加入GNU計劃并采用GPL協(xié)議發(fā)布，自此GNU/LINUX真正實現(xiàn)了構(gòu)建一套完全自由的操作系統(tǒng)的設(shè)想。

Linux發(fā)行版（Linux distribution）

Linux發(fā)行版是一種為一般用戶預(yù)先集成好的Linux操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用軟件。一般不需要用戶重新編譯，在直接安裝之后，只需要作出小幅度的更改設(shè)置即可。Linux發(fā)行版通常包含了桌面環(huán)境、辦公包、媒體播放器、數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用軟件。這些操作系統(tǒng)通常使用Linux、以及來自GNU計劃的軟件、和基于X Window的圖形界面組成。
Linux發(fā)行版通常分為商業(yè)發(fā)行版和社區(qū)發(fā)行版。也有少部分既不屬于發(fā)行版又不屬于社區(qū)發(fā)行版，其中最有名的是Slackware.

• 著名的Linux發(fā)行版
  按照程序包管理器的不同，通常Linux的發(fā)行版也被分成了不同的派系。

Redhat系

Slackware系

Debian系

其他

• 發(fā)行版之間的不同
  在Linux發(fā)行版中，通常均使用軟件包管理系統(tǒng)，不同的操作系統(tǒng)，軟件包管理系統(tǒng)也不盡相同。比較常見的軟件包管理系統(tǒng)有以下幾種
  Debian：deb, apt-get
  RedHat：rpm, yum --> dnf
  S.u.S.E: rpm, zypper
  ArchLinux：port
  LFS: Linux From Scratch

Linux的哲學(xué)思想

• 一切皆文件：
  把幾乎所有資源統(tǒng)統(tǒng)抽象為文件形式；包括硬件設(shè)備，甚至通信接口、進程等；
  如；
  物理終端：/dev/console
  虛擬終端：/dev/tty#
  串行終端：/dev/ttyS#
  偽終端：/dev/pts/#
• 由眾多功能單一的程序組成；一個程序只做一件事，并且做好；
  通過組合眾多小程序完成復(fù)雜任務(wù)；
• 盡量避免跟用戶交互；
  目標：易于以編程的方式實現(xiàn)自動化任務(wù)；
• 使用文本文件保存配置信息；

說明Linux系統(tǒng)上命令的使用格式；詳細介紹ifconfig、echo、tty、startx、export、pwd、history、shutdown、poweroff、reboot、hwclock、date命令的使用，并配合相應(yīng)的示例來闡述

Linux命令格式與基礎(chǔ)命令

什么是命令
命令其實就是一個可執(zhí)行文件。程序本身只是一個靜態(tài)文件，只有通過這個請求，才會轉(zhuǎn)化為有生命周期的動態(tài)進程。命令本身是一個可執(zhí)行的二進制格式程序文件（Linux哲學(xué)思想：一切皆文件），請求一個命令相當于在環(huán)境變量$PATH中的路徑尋找與之同名的程序，而PATH變量一般包含的路徑有：
普通命令：/bin，/usr/bin，/usr/local/bin
管理命令：/sbin，/usr/sbin，/usr/local/sbin
命令往往會調(diào)用到許多庫文件，這些庫可能許多程序都會遇到，我們形象的稱之為共享庫。這些共享庫也是二進制文件，但是由于其沒有程序執(zhí)行入口，所以不能獨立執(zhí)行。只能被其他有執(zhí)行入口的程序調(diào)用時才能執(zhí)行，一般這些庫都存放在這些目錄下：
32bits的庫：/lib，/usr/lib，/usr/local/lib
64bits的庫：/lib64，/usr/lib64，/usr/local/lib64

命令的分類與格式

• 命令的分類：
  由shell程序自帶的命令：內(nèi)置命令（builtin）shell程序是一種獨特的程序（用戶接口進程），它的作用是負責解析用戶提供的命令。
  獨立的可執(zhí)行程序文件：文件名即命令名：外部命令
  查看命令類型：type COMMAND ???
  注意：并非所有的命令都有一個在某目錄與之相對應(yīng)的可執(zhí)行程序文件，shell程序已經(jīng)內(nèi)嵌了許多命令。

• 命令的格式：
  命令必須遵循特定格式規(guī)范：比如說win的exe，msi，對于linux而言則是ELF

• 命令使用格式
  COMMAND [OPTIONS] ARGUMENTS??
  COMMAND: 發(fā)起一個命令 ????
  OPTIONS: ???????
  指定命令的運行特性 ???????
  一般選項有兩種表現(xiàn)形式： ??????
  短選項：-C ???????
  例如-l -d ??????
  注意：
  有些命令的選項沒有- ??????
  如果同一命令使用多個短選項，多數(shù)可以合并，比如說 -l -d就可以寫作-ld
  短選項一般使用“ ”（空格）來分割 ?????
  長選項：–word ??????
  例如–help –human-readable ???????
  注意：?長選項不能合并
  長選項一般用“=”來表示 ???????
  ARGUMENTS:
  命令的作用對象，以及命令對什么生效
  注意：有些命令可以同時帶多個參數(shù)，多個參數(shù)之間以空白字符分割 下面舉例說明一下命令用法

• ifconfig
  ?ifconfig（interface configuration）是在Unix-like系統(tǒng)中用于查看以及配置網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的系統(tǒng)管理工具。其作用等同于ip addr或ip link
  作用：作用于類Unix系統(tǒng)中，用于配置、控制及查詢TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口的系統(tǒng)管理工具

            語法：ifconfig [interface] ?????
  

ifconfig interface options | address …
常用方法：
ifconfig：查看當前系統(tǒng)中存活的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備信息
ifconfig eth#：查看指定的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的信息
ifconfig -a：查看所有網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備（通過此命令，非運行狀態(tài)的網(wǎng)卡也可顯示）
ifconfig eth# up：啟動指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備
ifconfig eth# down：關(guān)閉指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備
ifconfig eth# add 33ffe:3240:800:1005::2/64：為指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備添加IPv6地址 ?????????
ifconfig eth# del 33ffe:3240:800:1005::2/64：為指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備刪除IPv6地址 ?????????
ifconfig eth# hw ether 00:16:3E:10:60:B5 ： 修改指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備MAC地址
ifconfig eth# xxx.xxx.xxx.xx：給指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備配置指定ip地址 ?
ifconfig eth# xxx.xxx.xxx.xx netmask 255.255.255.0 ：給指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備配置指定ip地址及子網(wǎng)掩碼 ????????????????
ifconfig eth# xxx.xxx.xxx.xx netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.120.255：給指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備配置指定ip地址及子網(wǎng)掩碼、廣播地址
ifconfig eth# mtu 1500：給指定網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備設(shè)置最大傳輸單元 ????????
備注：使用此命令對于網(wǎng)絡(luò)接口的所有操作，在系統(tǒng)重啟后均會失效。若需永久生效，需要通過修改配置文件的方式，配置文件的路徑一般為
[root@test ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/ [root@test network-scripts]# ls

• echo
  echo用來將字符串輸出到終端上。它通常在shell腳本中使用，以將狀態(tài)信息輸出到屏幕或文件中?????????
  作用：顯示文字

                語法：echo [SHORT-OPTION]… [STRING]…
  

echo LONG-OPTION
常用方法： ?
-n 不進行換行
-e 讓轉(zhuǎn)義符生效
轉(zhuǎn)義符如下 ?
\a 發(fā)出警告聲 ????
\b 刪除前一個字符 ??
\c 最后不加上換行符號 ??
\f 換行但光標仍舊停留在本身的位置
\n 換行 ????
\r 光標移至行首，但不換行 ?
\t 制表符 ???
\v 等同于\f ?
\ 插入\字符
–help 顯示幫助 ?
–version 顯示版本信息 ???
備注：STRING可以使用引號，單引號雙引號均可用
單引號：強引用，變量不執(zhí)行替換 ?
[root@iZ25test ~]# echo ‘$SHELL’ ???
$SHELL ???????
雙引號：弱引用，變量引用會被替換
[root@iZ25test ~]# echo “$SHELL” ???
/bin/bash

• tty
  作用：查看當前的終端設(shè)備

              語法：?tty [OPTION]… ?
  

常用方法：[root@test ~]# tty

`/dev/pts/0`
`startx`

作用：用來啟動X Window，實際上是啟動X Window程序
常用方法：

startx：在服務(wù)器上啟動x會話 ????
startx -w：在服務(wù)器上強制啟動x會話

• export??????
  作用：用于將shell變量輸出為環(huán)境變量，或?qū)hell函數(shù)輸出為環(huán)境變量

        語法：BASH BUILTIN COMMANDS ????
  

常用方法： ????
-f：代表【變量名稱】中為函數(shù)名稱
-n：刪除指定的變量。變量實際上并未刪除，只是不會輸出到后續(xù)指令的執(zhí)行環(huán)境中】
-p：列出所有shell賦予程序的環(huán)境變量

• pwd????????
  顯示當前工作目錄print name of current/working directory
  作用：以絕對路徑的方式顯示用戶當前工作目錄。

        語法： pwd [OPTION]..
  

常用方法： ???????
–help：顯示幫助信息
–version：顯示版本信息
pwd命令用于顯示當前工作目錄，一般而言，涉及pwd，就會涉及到三個環(huán)境變量 ??????????
PATH：執(zhí)行文件路徑的變量 ????
OLDPWD：表示前一次的工作目錄 ??
PWD：表示當前的工作目錄

• history??
  作用： ??????????
  用于顯示指定數(shù)目的指令命令 ??
  讀取歷史命令文件中的目錄到歷史命令緩沖區(qū) ??
  將歷史命令緩沖區(qū)寫入命令文件

        語法：BASH BUILTIN COMMANDS ???
  

常用方法： ???????
-c：清空當前歷史命令 ????
-a：將歷史命令緩沖區(qū)中命令寫入歷史命令文件中 ???
-r：將歷史命令文件中的命令讀入當前歷史命令緩沖區(qū) ??
-w：將當前歷史命令緩沖區(qū)命令寫入歷史命令文件中 ??????
n：打印最近n條歷史命令（n為數(shù)字）

• shutdown
  作用： ???
  系統(tǒng)關(guān)機 ???
  關(guān)閉所有程序 ?
  按照用戶需要重啟或關(guān)機

    語法：shutdown [OPTION…] [TIME] [WALL…] ???
  

常用方法： ???????
-c：取消關(guān)機 ???????
-f：重新啟動時不執(zhí)行fsck ???????
-F：重新啟動時執(zhí)行fsck ??
-h：將系統(tǒng)關(guān)機
-k：送出信息給所有用戶，但不會實際關(guān)機 ??
-n：不調(diào)用init程序進行關(guān)機，而由shutdown自己控制 ?
-r：重啟系統(tǒng) ?????????
TIME：設(shè)置多久時間后執(zhí)行shutdown指令 ??
WALL：要傳送給所有登入用戶的信息

• ** poweroff**
  作用：用來關(guān)閉計算機操作系統(tǒng)并且切斷系統(tǒng)電源

      語法： poweroff [OPTION]…
  

常用方法：
-n：關(guān)閉操作系統(tǒng)時不執(zhí)行sync操作
-w：不真正關(guān)閉操作系統(tǒng) ??????
-d：關(guān)閉操作系統(tǒng)時，不將操作寫入日志文件 ???
-f：強制關(guān)閉系統(tǒng) ?????
-i：關(guān)閉系統(tǒng)之前關(guān)閉所有的網(wǎng)絡(luò)接口
-h：關(guān)閉操作系統(tǒng)之前將系統(tǒng)中所有的操作設(shè)置為備用模式

• reboot
  作用：用來重新啟動正在進行的Linux操作系統(tǒng)

        語法：reboot [OPTION]…
  

常用方法： ???
-d：重新開機時不把數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)文件/var/tmp/wtmp ???
-f：強制重新開機，不調(diào)用shutdown指令的功能 ???
-i：在重開機之前，先關(guān)閉所有網(wǎng)絡(luò)界面 ??????
-n：重開機之前不檢查是否有未結(jié)束的程序 ???
-w：僅做測試，并不真正將系統(tǒng)重新開機，只會把重開機的數(shù)據(jù)寫入/var/log目錄下的wtmp記錄文件

• hwclock
  作用：是一個硬件時鐘訪問工具，它可以顯示當前時間、設(shè)置硬件時鐘的時間和設(shè)置硬件時鐘為系統(tǒng)時間，也可以設(shè)置系統(tǒng)時間為硬件時鐘的時間

      語法： hwclock [functions] [options]
  

常用方法： ??
–adjust：校正目前的硬件時鐘
–debug：顯示hwclock執(zhí)行時詳細的信息 ??
–hctosys：將系統(tǒng)時鐘調(diào)整與當前的硬件時鐘一致
–set –date=<日期與時間>：設(shè)定硬件時鐘 ?
–show：顯示硬件時鐘的時間與日期 ????
–systohc：將硬件始終調(diào)整為與當前的系統(tǒng)時鐘一致 ???
–test：測試程序 ?????
–utc：使用格林威治時間
–version：顯示版本信息

• date???
  作用：顯示或設(shè)置系統(tǒng)時間與日期

        語法：date [OPTION]… [+FORMAT] ????
  

常用方法： ????????
-d<“字符串”>：顯示字符串所指的日期與時間 ????
-s<“字符串”>：根據(jù)字符串設(shè)置的日期與時間 ???????
+FORMAT：格式符
%F：年月日 ?
%T：小時分鐘秒 ???
%Y：年 ????
%m：月 ???
%d：日 ?
%H：小時（24小時進制） ??
%S：秒 ?????
%s：秒（從1970-01-01 00:00:00 開始到命令執(zhí)行那一刻的秒數(shù) unix元年）
設(shè)定日期時間：date [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]

Linux系統(tǒng)上獲取命令的幫助信息

• Linux的命令
  Linux命令的執(zhí)行必須依賴于Shell命令解釋器。Shell實際上是在Linux系統(tǒng)中運行的一種特殊程序，它位于操作系統(tǒng)內(nèi)核與用戶之間進行交互。Linux的幫助有多種方式，通過命令的不同，幫助的查看方式也不盡相同。上面介紹了命令分別有外部命令和內(nèi)部命令：

• 內(nèi)部命令和外部命令
  內(nèi)部命令：shell程序的一部分，其包含的往往是一些簡單的linux系統(tǒng)命令。它們被shell程序識別并通過shell內(nèi)部完成運行，通常在linux系統(tǒng)加載運行時shell就被加載并駐留在系統(tǒng)內(nèi)存中。內(nèi)部命令是寫在shell程序源碼里面的，其執(zhí)行速度通常比外部命令快。
  外部命令：linux系統(tǒng)中能夠完成特定功能的腳本文件或二進制文件，每個外部命令對應(yīng)了系統(tǒng)中的一個文件。這些文件通常比較強大，包含的程序量也很大，在系統(tǒng)加載時并不隨系統(tǒng)一起被加載到內(nèi)存中，而是在需要時才將其調(diào)用內(nèi)存。外部命令的實體通常并不包含在shell中，但是其命令執(zhí)行過程是由shell程序控制的。shell程序管理外部命令執(zhí)行的路徑查找、加載存放，并控制命令的執(zhí)行。

命令幫助

• 內(nèi)部命令： help 作用：用于顯示shell內(nèi)部命令的幫助信息

  語法：help(選項)(參數(shù))
  

選項：-s：輸出短格式的幫助信息。僅包括命令格式

• 外部命令： 1）可以使用man手冊獲取幫助
  man 作用：Linux下的幫助指令

  語法：man(選項)(參數(shù))
  

選項：
-a：在所有的man幫助手冊中搜索
-f：等同于whatis，顯示給定關(guān)鍵字的簡短描述信息
-P：指定內(nèi)容時使用分頁程序
-M：指定man手冊搜索的路徑

man作為命令手冊，有章節(jié)之分，同一個關(guān)鍵字，在不同章節(jié)中有著不用的解釋和使用幫助，如passwd在章節(jié)1中是介紹命令的使用方法，在章節(jié)5中則介紹passwd這個文件的幫助

    man章節(jié)介紹：
    man1：用戶命令
    man2：系統(tǒng)調(diào)用
    man3：c庫調(diào)用
    man4：設(shè)備文件及特殊文件
    man5：文件格式（配置文件格式）
    man6：系統(tǒng)游戲使用幫助
    man7：雜項
    man8：管理工具及守護進程
    man9：含糊的內(nèi)核規(guī)范和接口

man使用方法快捷操作： 翻屏操作： 空格鍵：向文件尾部翻一屏
b：向文件首部翻一屏
ctrl+d：向文件尾部翻半屏
ctrl+u：向文件首部翻半屏
回車鍵：向文件尾部翻一行
k：向文件首部翻一行
G：跳轉(zhuǎn)至最后一行
數(shù)字G：跳轉(zhuǎn)至指定行
1G：跳轉(zhuǎn)至文件首部
文本搜索：
/keyword：從文件首部向文件尾部依次查找，不區(qū)分字符大小寫
？keyword：從文件尾部向文件首部依次查找
n：與查找命令方向相同
N：與查找命令方向相反

Linux發(fā)行版的基礎(chǔ)目錄名稱命名法則及功用規(guī)定

linux操作系統(tǒng)中的主要目錄及目錄內(nèi)容,是由文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)標準（Filesystem Hierarchy Standard，F(xiàn)HS）定義的，采用倒置樹形結(jié)構(gòu)，該標準由Linux基金會維護。在大多數(shù)情況下，它都是一個傳統(tǒng)BSD文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的形式化與擴充。

• 文件名法則
  對于我們自身所創(chuàng)建的文件及目錄，則需要按照如下的法則
  文件名使用法則：
  嚴格區(qū)分字符大小寫：file1 File1 FILE1 并不是一個文件
  目錄也是文件，
  在同一路徑下，兩個文件不能同名
  支持使用除”/“以外的任意字符；
  最長不得超過255個字符

• 目錄結(jié)構(gòu)

Linux發(fā)行版的基礎(chǔ)目錄名稱命名法則及功用規(guī)定
linux操作系統(tǒng)中的主要目錄及目錄內(nèi)容,是由文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)標準（Filesystem Hierarchy Standard，F(xiàn)HS）定義的，采用倒置樹形結(jié)構(gòu)，該標準由Linux基金會維護。在大多數(shù)情況下，它都是一個傳統(tǒng)BSD文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的形式化與擴充。

下表中大部分目錄都以相似的功能存在于所有的UNIX系統(tǒng)中。但是，以下的描述僅針對FHS，且對非Linux系統(tǒng)并非權(quán)威