Linux學習筆記 -- 00 計算計概論

1.計算機五大單元
  • 輸入單元
  • 輸出單元
  • CPU內部的控制單元
  • CPU內部的算術邏輯單元
  • 內存
注意:CPU實際要處理的數據完全來自于內存。
2.計算機上面常用的計算單位(大小、速度)

一般的文件大小使用的二進制方式,所以:1GB=102410241024B

速度(如,CPU的主頻)單位采用十進制方式,1GH=100010001000Hz, Hz就是1/s,妙分之一

注意:平時購買的硬盤等存儲介質,是按十進制計算的,比如:
     500GB的硬盤,為:500*1000*1000*1000B
     換算成文件大小來表示:500*1000*1000*1000(B)/1024(KB)/1024/(M)/1024(GB)=465.66(GB)
    
    注意:上面說的兩個GB是不同的。
3.兩個主流CPU開發(fā)商:Intel,AMD
(1)主要區(qū)別:
  • Intel的芯片架構:
    分為南北橋,其中北橋的總線稱為系統(tǒng)總線,是內存?zhèn)鬏數闹饕诺馈T摌蛴糜诤退俣容^快的設備交互
    南橋的總線稱為輸入/輸出(I/O)總線,和速度較慢的部件交互,如鍵盤,鼠標等

因此,內存交互要通過北橋,這是它與AMD芯片的主要區(qū)別

  • AMD的芯片架構:CPU和內存直接交互,這樣可以提高CPU的處理速度

注意:不同CPU之間不能以頻率論性能優(yōu)劣

(2)CPU的"外頻"和"倍頻"
外頻:指的是CPU與外部組件進行數據傳輸/運算時的速度
倍頻:是指CPU內部用來加速工作性能的一個倍數

CPU的頻率 = 外頻*倍頻
例如:一顆3.0GHz的CPU, 外頻333Hz,倍頻9,則 3.0GHz=333Hz*9, 這里的1GHz=1000M

"超頻":將CPU的倍頻或外頻通過主板的設定功能更改成較高頻率的一種方式
    
    通常,倍頻在出廠時已經被鎖死而無法修改,因此,常被超頻的就是外頻了。
    雖然超頻能在主觀上增大CPU的頻率,但是這樣是CPU工作在非正常的情況下,
    容易造成電腦的死機。
4.磁盤與存儲設備
磁盤的物理組成:
  • 盤片
  • 機械手臂
  • 磁頭(head)
  • 主軸馬達
磁盤上的數據
扇區(qū)(Sector):磁盤最小的存儲單元,一般大小為512bytes
磁道(Track):有扇區(qū)組成的那個園圈(可以想象成一個圓環(huán))
柱面(Cylinder):在同一磁道的不同的盤片組成(可以想象成一個面包圈,有厚度的),也用作分割磁盤的最小的單位
磁盤容量計算:
header(磁頭) x 每個磁頭負責的柱面數量 x 每個柱面含有的扇區(qū)數量 x 每個扇區(qū)的容量
即,
header*(cylinder/header)*(sector/cylinder)*(512bytes/sector)
傳輸接口:
IDE:老式接口,漸漸的被淘汰,最高理論傳輸速度:133MB
SATA:插口小,速度快,傳輸速率快,SATA-2可達 300MB/s, 多用個人電腦
SCSI:多用于工作站等級以上,里面含有一塊處理器,除了速度快,還不消耗主機的CPU資源。
5.操作系統(tǒng)(Operating System, OS)

操作系統(tǒng)也是一組程序,這組程序的重點在于管理計算機的所有活動以及驅動系統(tǒng)中的所有硬件

操作系統(tǒng)的內核是直接與硬件打交道的(如CPU,內存,輸入輸出設備及系統(tǒng)文件等),它是直接參考硬件規(guī)格寫成的。因此,同一個操作系統(tǒng)在不同的硬件架構下是不能運行的。

操作系統(tǒng)的內核主要負責整個計算機系統(tǒng)相關的資源分配與管理。那內核的功能:

(1)系統(tǒng)調用接口:方便程序員可以輕易地通過與內核通信,便于程序開發(fā)者
(2)程序管理:如何控制CPU進行高效合理的工作
(3)內存管理:很重要的,因為系統(tǒng)所有的程序代碼與數據都必須先存放到內存中,才能被CPU讀取
(4)文件系統(tǒng)管理:
(5)設備驅動:內核的注意工作之一就是硬件管理,因此,設備的驅動程序就是內核需要做的事情。驅動程序是廠商開發(fā)的,與操作系統(tǒng)開發(fā)者沒有關系。操作系統(tǒng)只需提供開發(fā)接口即可。

注意:
    純粹的操作系統(tǒng)僅是驅動并管理硬件,要想使用硬件,就得通過應用程序或者是Shell的功能,來調用操作系統(tǒng)操縱硬件工作。而我們生活中所安裝的操作系統(tǒng),或多或少包含有一些應用軟件在內。
    
        
    '操作系統(tǒng)在整個計算機中的角色:'
                ┏━━━━━━━┓
                ┃    應用程序   ┃
                ┣━━━━━━━┫ ──────────
                ┃   系統(tǒng)調用   ┃      ↑
                ┣━━━━━━━┫   操作系統(tǒng)
                ┃     內核     ┃      ↓
                ┣━━━━━━━┫ ──────────
                ┃     硬件     ┃
                ┗━━━━━━━┛

由于操作系統(tǒng)是與具體的硬件打交道的,因此,一些特定機器的操作系統(tǒng)往往是不能用于另一類機器(或稱為硬件平臺)上的(不同硬件的功能函數是不同的)。因此,非要用于另一個硬件平臺,就得參考該硬件平臺修改操作系統(tǒng)的程序代碼。

5.應用程序

應用程序是參考操作系統(tǒng)提供的開發(fā)接口所開發(fā)出來的軟件,因此,應用程序是與操作系統(tǒng)有關系的。

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