N34016 第1周作业

1. 描述计算机的组成及其功能。

 
计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。如下图所示：
 

 
 

第一部分硬件部分

依据冯诺依曼提出的计算机体系架构：运算器、控制器、存储器、输入及输出设备。
 

 

1. 运算器或称算术逻辑单元（Arithmetical and Logical Unit简称ALU） 运算器的主要功能是对数据进行各种运算。
    
2. 存储器（Memory unit） 存储器的主要功能是存储程序和各种数据信息，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。
    
3. 控制器（Control Unit） 控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。 控制器从存储器中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作以及所需数据的存放位置等，然后根据分析的结果向计算机其它部分发出控制信号，统一指挥整个计算机完成指令所规定的操作。因此，计算机自动工作的过程，实际上是自动执行程序的过程，而程序中的每条指令都是由控制器来分析执行的，它是计算机实现“程序控制”的主要部件。 通常把控制器与运算器合称为中央处理器（Central Processing Unit-CPU）。工业生产中总是采用最先进的超大规模集成电路技术来制造中央处理器，即 CPU 芯片。它是计算机的核心部件。它的性能，主要是工作速度和计算精度，对机器的整体性能有全面的影响。
    
4. 输入设备(Input device) 用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备叫输入设备。输入设备把各种形式的信息，如数字、文字、图像等转换为数字形式的“编码”，即计算机能够识别的用1和0表示的二进制代码(实际上是电信号)，并把它们“输入”（INPUT）到计算机内存储起来。键盘是必备的输入设备、常用的输入设备还有鼠标器、图形输入板、视频摄像机等。
    

5. 输出设备(Output device) 从计算机输出各类数据的设备叫做输出设备。输出设备把计算机加工处理的结果变换为人或其它设备所能接收和识别的信息形式如文字、数字、图形、声音、电压等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。
    
   服务器的主要硬件有CPU、主板、内存、硬盘、电源、显卡、网卡等。
   性能参数：

   • cpu：主频、外频、倍频，主频=外频*倍频，可按类型分、按体系架构（使用的指令集）分、按个数分等。
   • 内存：内存容量，内存带宽=内存总线频率×数据总线位数/8 ，
   • 硬盘：类型（机械Serial ATA (SATA)及Serial Attached SCSI (SAS)、固态），容量，转速rpm，传输速率DTR（MB/s)，缓存(M)，接口速率，热插拔
   • 性能短板： 如果CPU有每秒处理1000个服务请求的能力，各种总线的负载能力能达到500个，但网卡只能接受200个请求，而硬盘只能负担150个的话，那这台服务器得处理能力只能是150个请求/秒 ，有85%的处理器计算能力浪费了。
        

     第二部分软件部分

       
     软件是电脑的灵魂，它使电脑中的各个硬件相互配合，很好地发挥效用。软件一般分为系统软件与应用软件。系统软件主要指操作系统，它调配计算机硬件资源，给应用程序提供运行环境，是用户与计算机交互的中间层。应用系统工作于操作系统之上，为用户提供各种所需服务。  
       
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     2. 描述内核功能以及作用

      
     内核是操作系统内核的简称。操作系统本质上是一个程序，由很多个源文件构成，需要编译连接成操作系统程序。操作系统的主要作用是管理计算机硬件，给应用程序提供一个运行环境。内核负责实现操作系统的核心功能，它不包括应用程序。
      
     Linux内核的主要模块(或组件)分以下几个部分：存储管理、CPU和进程管理、文件系统、设备管理和驱动、网络通信，以及系统的初始化(引导)、系统调用等。因此其作用为硬件驱动、内存管理、进程调度、网络管理、安全管理、文件管理等。
      
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     3. 罗列常见Linux的发行版，并描述联系与区别。

        
     常见的Linux发行版有Redhat系列、

   • Redhat系列——包括RHEL（Redhat Enterprise Linux，也就是所谓的Redhat Advance Server，收费版本）、Fedora Core（由原来的Redhat桌面版本发展而来，免费）、CentOS（RHEL的社区克隆版本，免费）等。Redhat系列的包管理方式采用的是基于RPM包的YUM包管理方式，包分发方式是编译好的二进制文件。稳定性方面RHEL和CentOS的稳定性非常好，适合于服务器使用，但是Fedora Core的稳定性稍差，最好只用于桌面应用。
      
   • Debian系列——包括Debian和Ubuntu，以及近年来开始流行的Linux Mint和Elementary OS等。Debian是社区类Linux的典范，是迄今为止最遵循GNU规范的Linux系统。Debian最具特色的是apt-get / dpkg包管理方式，其实Redhat的YUM也是在模仿Debian的APT方式，但在二进制文件发行方式中，APT应该是最好的了。
      
   • SUSE Linux——德国著名的Linux系统。OpenSUSE对个人来说是完全免费的，包括使用和在线更新。OpenSUSE被评价为最华丽的Linux桌面发行版。
      
   • Gentoo——Linux世界最年轻的发行版本。不同于APT和YUM等二进制文件分发的包管理系统，Portage是基于源代码分发的，必须编译后才能运行，对于大型软件而言比较慢，不过正因为所有软件都是在本地机器编译的，在经过各种定制的编译参数优化后，能将机器的硬件性能发挥到极致。安装复杂，安装后有极高自定制性。
      
   • 国产有Redflag 红旗Linux和Kylin 中标麒麟
       
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4. 常见的开源协议(GPL，LGPL, BSD，Apache等)以及其区别

  

• GPL——（GNU General Public License）通用公共许可证，GPL的出发点是代码的开源/免费使用和引用/修改/衍生代码的开源/免费使用，但不允许修改后和衍生的代码做为闭源的商业软件发布和销售。GPL严格要求使用了GPL类库的软件产品必须使用GPL协议，具有“传染性”。对于使用GPL协议的开源代码，商业软件或者对代码有保密要求的部门不适合集成/采用其作为类库和二次开发的基础。
• LGPL——（Library General Public License）库通用许可证，后更名（Lesser General Public License GNU）宽通用公共许可证。一个为主要为类库使用设计的开源协议。LGPL允许商业软件通过类库引用(link)方式使用LGPL类库而不需要开源商业软件的代码。LGPL协议的开源代码可以被商业软件作为类库引用并发布和销售。
• BSD——（Berkeley Software Distribution）许可证，是“宽容自由软件许可证”中的一员，在软件复用上给予了最小限度的限制。BSD协议允许作者使用该协议下的资源，将其并入私人版本的软件，该软件可使用闭源软件协议发布，但不可以用开源代码的作者/机构名字和原来产品的名字做市场推广。商用友好。
• Apache——著名的非盈利开源组织Apache采用的协议。该协议和BSD类似，同样鼓励代码共享和尊重原作者的著作权，同样允许代码修改，再发布(作为开源或商业软件)，但如果你修改了代码，需要在被修改的文件中说明。
   
  几种常见的开源协议的区别如下图所示：
   
  
    
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  5. 描述Linux的哲学思想，按照自己的理解进行解释性描述。

  Linux的哲学思想:

  1. 一切皆文件：linux系统的所有资源都以文件的形式呈现，包括硬件、通信接口等。
  2. 小型、单一用途的程序：一个程序专注于做一件事。
  3. 链接程序，共同完成复杂的任务：多个单一用途的程序组合完成复杂的功能
  4. 避免令人困惑的用户界面：使用类似windows的界面交互模式，很多时候用户并不知道会产生什么效果，linux专注于命令行终端的方式与机器交互，图形界面并不重要。
  5. 配置数据存储在文本中：使用文本文件保存和修改配置信息。
       
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     6. 描述linux目录结构以及目录结构命名规定。

     Linux目录结构：

/bin ——存放系统命令
/boot ———存放着系统的启动文件和内核
/dev ———设备文件主目录（设备不在这里，具体设备息/proc目录中）
/proc ———系统进程和系统硬件信息
/etc ———系统主配置文件主目录，
（windows下安装QQ，安装目录在E：盘，C盘也会写入相应的QQ软件信息，c盘的QQ文件称之为主配置文件（系统文件））
/var ———系统配置文件主目录
（E盘的QQ安装目录的文件称之为配置文件（功能型文件））
/home ———普通用户的家目录
/lib&lib64 ———系统库文件存放的目录 .dll
/usr ———系统帮助文档以及源码包安装位置。
usr目录是最庞大的目录，要用的应用程序和文件几乎都在这个目录
/sbin ———超级用户使用的命令存放的目录
/mnt ———用户挂载目录
/run ———存放当前运行程序库的目录（当前运行的目录）
/root ———超级用户root家目录
/tmp ———临时文件存放目录系统启动过程中会产生一些临时文件，这些临时文件就存放在tmp目录下
如果tmp目录没有存储空间，系统一定启动不起来
/media ———可移动介质挂载点
/opt ———第三方应用程序文件存放目录
 
命名法则及规定：
 
文件命令规则：
1、除了/（根目录）之外，所有的字符都合法。
2、有些字符最好不用，如空格符、制表符、退格符和字符@#￥（）- 等。
3、以 .开头的为隐藏文件，尽量避免用它做普通文件名的第一个字符。
4、大小写敏感。
5、路径分隔/
6、文件名最长255个字节
7、包括路径在内文件名称最长4095个字节