计算机系统常识笔记

操作系统篇

Linux

Linux操作系统包涵了Linux内核与其他自由软件项目中的GNU组件和软件，可以被称为GNU/Linux，是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，它主要受到Minix和Unix思想的启发，是一个基于POSIX和Unix的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。
它能运行主要的Unix工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。
Linux有上百种不同的发行版，如Ubuntu,Centos等。特点是免费、开源、可靠、安全、稳定、多平台。

Windows

Microsoft Windows操作系统是美国微软公司研发的一套操作系统，它问世于1985年，起初仅仅是MS-DOS模拟环境，后续的系统版本由于微软不断的更新升级，不但易用，也成为了当前应用最广泛的操作系统。

Android

一种基于Linux内核的自由及开放源代码的操作系统。主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由美国Google公司和开放手机联盟领导及开发。软件语言：C/C++(底层) Java,Kotlin(应用层)等。

IOS

iOS是由苹果公司开发的移动操作系统。iOS与苹果的macOS操作系统一样，属于类Unix的商业操作系统。最初是设计给iPhone使用的，后来陆续套用到iPod touch、iPad上。

UNIX

Unix是20世纪70年代初出现的一个操作系统，除了作为网络操作系统之外，还可以作为单机操作系统使用。Unix作为一种开发平台和台式操作系统获得了广泛使用。目前主要用于工程应用和科学计算等领域。

GNU(GNU’s Not Unix!)

一个自由的操作系统。内核Hurd发展尚未成熟，多半使用Linux内核等替代。GNU软件项目包括GNU编译器套装（GCC）、GNU的C库（glibc）、以及GNU核心工具组（coreutils），另外也是GNU除错器（GDB）、GNU二进制实用程序（binutils）的GNU Cashshell中和GNOME桌面环境。

MacOS

macOS是一套由苹果开发的运行于Macintosh系列电脑上的操作系统。macOS是首个在商用领域成功的图形用户界面操作系统。macOS是基于XNU混合内核的图形化操作系统，一般情况下在普通PC上无法安装的操作系统。网上也有在PC上运行的macOS（Hackintosh）。疯狂肆虐的电脑病毒几乎都是针对Windows的，由于macOS的架构与Windows不同，所以很少受到电脑病毒的袭击。

DOS

磁盘操作系统，是早期个人计算机上的一类操作系统。DOS作为微软公司在个人计算机上使用的一个操作系统载体，推出了多个版本。DOS在IBM PC 兼容机市场中占有举足轻重的地位。可以直接操纵管理硬盘的文件，以DOS的形式运行。
DOS家族包括MS-DOS、PC-DOS、DR-DOS、FreeDOS、NovellDOS、PTS-DOS、ROM-DOS、JM-OS等，其中以MS-DOS最为著名，最自由开放的则是Free-DOS。虽然这些系统常被简称为"DOS"，但没有任何一个系统单纯以"DOS"命名（只有一个毫无关连的1960年代IBM大型主机操作系统以此命名）。

处理器(CPU)篇

中央处理器（central processing unit，CPU）作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。CPU自产生以来，在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展。
CPU出现于大规模集成电路时代，处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。从最初专用于数学计算到广泛应用于通用计算，从4位到8位、16位、32位处理器，最后到64位处理器，从各厂商互不兼容到不同指令集架构规范的出现，CPU 自诞生以来一直在飞速发展。
CPU发展已经有40多年的历史了。我们通常将其分成六个阶段。

• 第一阶段(1971年-1973年)。这是4位和8位低档微处理器时代，代表产品是Intel 4004处理器。
  1971年，Intel生产的4004微处理器将运算器和控制器集成在一个芯片上，标志着CPU的诞生； 1978年，8086处理器的出现奠定了X86指令集架构， 随后8086系列处理器被广泛应用于个人计算机终端、高性能服务器以及云服务器中。
• 第二阶段(1974年-1977年)。这是8位中高档微处理器时代，代表产品是Intel 8080。此时指令系统已经比较完善了。
• 第三阶段(1978年-1984年)。这是16位微处理器的时代，代表产品是Intel 8086。相对而言已经比较成熟了。
• 第四阶段(1985年-1992年)。这是32位微处理器时代，代表产品是Intel 80386。已经可以胜任多任务、多用户的作业。
  1989 年发布的80486处理器实现了5级标量流水线，标志着CPU的初步成熟，也标志着传统处理器发展阶段的结束。
• 第五阶段(1993年-2005年)。这是奔腾系列微处理器的时代。
  1995 年11 月，Intel发布了Pentium处理器，该处理器首次采用超标量指令流水结构，引入了指令的乱序执行和分支预测技术，大大提高了处理器的性能， 因此，超标量指令流水线结构一直被后续出现的现代处理器，如AMD（Advanced Micro devices）的K9、 K10、Intel的Core系列等所采用。 [1]
• 第六阶段(2005年至今)。是酷睿系列微处理器的时 代，这是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效。

x86

Intel在早期以80x86这样的数字格式来命名处理器，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，由于以“86”作为结尾，因此其架构被称为“x86”。由于数字并不能作为注册商标，因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称，如奔腾（Pentium）、酷睿（Core）、锐龙（Ryzen，AMD推出）。

目前主流还是Intel公司的CPU，根据Intel产品线规划，目前Intel九代酷睿有三种产品：i9/i7/i5，除了具有高性价比优势外，Intel九代酷睿还能够使笔记本电脑更具便携性、更好的无线网络连接能力、更快的数据传输速度。具体到产品上，Intel第九代酷睿H系列、HK系列基于14nm制程工艺的Coffee Lake架构打造，包含了Intel酷睿i5-9300H、Intel酷睿i5-9400H、Intel酷睿i7-9750H、Intel酷睿i7-9850H、Intel酷睿i9-9880H以及Intel酷睿i9-9980HK等，其中第九代酷睿H系列处理器一般来说主要应用于游戏本，九代酷睿i5核心显卡为UHD630，支持双通道DDR4-2666内存。除了CPU主频和线程的提升，新平台通过改进的英特尔Dynamic Tuning可以发挥处理器最大性能；通过英特尔Thermal Velocity Boost技术在睿频基础上进 一步提高频率；同时还针对新显卡进行了底层优化， 并强化了雷电3接口的支持。

关于处理器的历史详见Intel公司。还有一些CPU是AMD公司的CPU，国内也有几家CPU厂商。

我目前的电脑intel® Core™i5-7300HQ,Intel七代酷睿。
®、™ 都是注册商标的意思,英特尔、酷睿都是英特尔公司的注册商标。

ARM处理器

ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的第一款RISC微处理器。全称为Advanced RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。

显卡(GPU)篇

是个人计算机基础的组成部分之一，将计算机系统需要的显示信息进行转换驱动显示器，并向显示器提供逐行或隔行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人计算机主板的重要组件，是“人机”的重要设备之一，其内置的并行计算能力现阶段也用于深度学习等运算。
主流的GPU有：
N卡:指的是NVIDIA公司开发的显卡产品。
A卡:指的是AMD公司开发的显卡产品。

分类

• 集成显卡
  集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上，与其融为一体的元件。集成的显卡一般不带有显存，而是使用系统的一部分主内存作为显存，此外，因为系统内存的频率通常比独立显卡的显存低很多，集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱。不能对显卡进行硬件升级，但可以通过CMOS调节频率或刷入新BIOS文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能。
  集成显卡的优点是功耗低、发热量小，部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡，所以很多喜欢自己动手组装计算机的人不用花费额外的资金来购买独立显卡，便能得到自己满意的性能。
  集成显卡的缺点是性能相对略低，且固化在主板或CPU上，本身无法更换，如果必须换，就只能换主板。
• 独立显卡
  独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽(ISA、 PCI、AGP或PCI-E)。独立显卡的优点是单独安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，但性能肯定不差于集成显卡，容易进行显卡的硬件升级。独立显卡的缺点是系统功耗有所加大，发热量也较大，需额外花费购买显卡的资金，同时(特别是对笔记本电脑)占用更多空间。由于显卡性能的不同对于显卡要求也不一样，独立显卡实际分为两类，一类专门为游戏设计的娱乐显卡，一类则是用于绘图和3D渲染的专业显卡。
• 核心显卡
  核芯显卡是Intel产品新一代图形处理核心，和以往的显卡设计不同，Intel 凭借其在处理器制程上的先进工艺以及新的架构设计，将图形核心与处理核心整合在同一块基板上，构成一个完整的处理器。也就是现代的核显都在CPU上。配置核芯显卡的CPU通常价格不高，同时低端核显难以胜任大型游戏。低功耗是核芯显卡的最主要优势。

性能指标

显示存储器

显示存储器简称显存，也称为帧缓存，顾名思义，其主要功能就是暂时储存显示芯片处理过或即将提取的渲染数据，类似于主板的内存，是衡量显卡的主要性能指标之一。
显存与系统内存一样，其容量也是越多越好，图形核心的性能越强，需要的显存也就越大，因为显存越大，可以存储的图像数据就越多，支持的分辨率与颜色数也就越高，游戏运行起来就更加流畅。

显卡频率

主要指显卡的核心频率和显存频率，均以MHz为单位。

• 核心频率
  显卡的核心频率是指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能，但显卡的性能是由核心频率、流处理器单元、显存频率、显存位宽等多方面的情况所决定的，因此在显示核心不同的情况下，核心频率高并不代表此显卡性能强劲。比如GTS250的核心频率达到了750MHz，要比GTX260+的576MHz高，但在性能上GTX260+绝对要强于GTS250。在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强一些。主流显示芯片只有AMD和NVIDIA两家，两家都提供显示核心给第三方的厂商，在同样的显示核心下，部分厂商会适当提高其产品的显示核心频率，使其工作在高于显示核心固定的频率上以达到更高的性能。
• 显存频率
  显存频率一定程度上反应着该显存的速度，显存频率的高低和显存类型有非常大的关系。
  显卡制造时，厂商设定了显存实际工作频率，而实际工作频率不一定等于显存最大频率，此类情况较为常见。

显存类型

显存类型即显卡存储器采用的存储技术类型，市场上主要的显存类型有SDDR2、GDDR2、GDDR3和GDDR5几种，但主流的显卡大都采用了GDDR3的显存类型，也有一些中高端显卡采用的是GDDR5，与DDR3相比，DDR5类型的显卡拥有更高的频率，性能也更加强大。

流处理器单元

在DX10(DirectX 10)显卡出来以前，并没有“流处理器”这个说法。GPU内部由“管线”构成，分为像素管线和顶点管线，它们的数目是固定的。简单来说，顶点管线主要负责3D建模，像素管线负责3D渲染。由于它们的数量是固定的，这就出现了一个问题，当某个游戏场景需要大量的3D建模而不需要太多的像素处理，就会造成顶点管线资源紧张而像素管线大量闲置，当然也有截然相反的另一种情况。这都会造成某些资源的不够和另一些资源的闲置浪费。在这样的情况下，人们在DX10时代首次提出了“统一渲染架构”，显卡取消了传统的“像素管线”和“顶点管线”，统一改为流处理器单元，它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算，这样在不同的场景中，显卡就可以动态地分配进行顶点运算和像素运算的流处理器数量，达到资源的充分利用。
流处理器的数量的多少已经成为了决定显卡性能高低的一个很重要的指标，NVIDIA和AMD也在不断地增加显卡的流处理器数量使显卡的性能达到跳跃式增长，值得一提的是，N卡和A卡GPU架构并不一样，对于流处理器数的分配也不一样。双方没有可比性。

显存位宽

显存位宽指的是一次可以读入的数据量，即表示显存与显示芯片之间交换数据的速度。位宽越大，显存与显示芯片之间数据的交换就越顺畅。通常说的某个显卡的规格是2GB 128bit，其中128bit指的就是这块显卡的显存位宽。

总线接口类型

• ISA显卡
  ISA显卡是以前最普遍使用的VGA显示器所能支持的古老显卡。
• VESA显卡
  80486的个人计算机大多采用这一标准的显卡。
• PCI显卡
  通常被使用于较早期或精简型的计算机中，此类计算机由于将AGP标准插槽移除而必须仰赖PCI接口的显卡。已知被多数的使用于486到PentiumII早期的时代。
• AGP显卡
  AGP（AcceleratedGraphicsPort）是英特尔（Intel）公司在1996年开发的32位总线接口，用以增进计算机系统中的显示性能。分有AGP 1X、AGP 2X、AGP 4X及最后的AGP 8X，带宽分别为266MB/s、533MB/s、1066MB/s、以及2133 MB/s。
• PCI Express显卡
  PCI Express（亦称PCI-E）是显卡最新的图形接口，用来取代AGP显卡，面对日后3D显示技术的不断进步，AGP的带宽已经不足以应付庞大的数据运算。性能最高的PCI-Express显卡是nVidia公司的“NVIDIA Titan V ”和AMD公司的“Radeon Pro Duo(Fiji)”。
• 外接PCI Express显卡
  用USB或Thunderbolt高带宽线材连接到外接PCI Express显卡盒，需要用独立电源供应。

按当前主流显卡等级划分

• 最高端显卡
  当前最高端显卡为30系列显卡。
• 主流
  由于30系列显卡刚推出不久，目前大多数玩家主流显卡仍为16系列与20系列显卡。
• 中端显卡
  中端显卡目前为第九代显卡及10系列显卡。
• 低端显卡
  7代及以下显卡

编译器篇

公司篇

Intel

英特尔是美国一家以研制CPU为主的公司，是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商。主要产品有芯片和处理器。
1971年，英特尔推出了全球第一个微处理器(4004)。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。
处理器：

• 1971年：4004微处理器
  4004处理器是英特尔的第一款微处理器。这一突破性的重大发明不仅成为Busicom计算器强劲的动力之源，更打开了让机器设备像个人电脑一样可嵌入智能的未来之路。

• 1972年：8008微处理器

• 1974年：8080微处理器
  世界上第一台个人电脑Altair 采用了8080处理器作为大脑

• 1978年：8086-8088微处理器
  英特尔与IBM 新个人电脑部门所进行的一次关键交易使8088处理器成为了IBM 新型主打产品IBM PC的大脑。

• 1982年：286微处理器
  英特尔286最初的名称为80286，是英特尔第一款能够运行所有为其前代产品编写的软件的处理器。这种强大的软件兼容性亦成为英特尔微处理器家族的重要特点之一。

• 1985年：英特386微处理器
  英特尔386微处理器拥有275,000个晶体管，是早期4004处理器的100多倍。

• 1989年：英特尔486 DX CPU微处理器
  英特尔486 处理器从真正意义上表明用户从依靠输入命令运行电脑的年代进入了只需点击即可操作的全新时代。

• 1993年：英特尔奔腾（Pentium）处理器
  英特尔奔腾处理器能够让电脑更加轻松地整合“真实世界” 中的数据（如讲话、声音、笔迹和图片）。

• 1995年：英特尔高能奔腾（Pentium Pro）处理器

• 1997年：英特尔奔腾II（Pentium II）处理器
  英特尔奔腾II 处理器拥有750万个晶体管，并采用了英特尔MMX 技术，专门设计用于高效处理视频、音频和图形数据。该产品采用了创新的单边接触卡盒（S.E.C）封装，并整合了一枚高速缓存存储芯片。有了这一芯片，个人电脑用户就可以通过互联网捕捉、编辑并与朋友和家人共享数字图片；还可以对家庭电影进行编辑和添加文本、音乐或情景过渡；甚至可以使用视频电话通过标准的电话线向互联网发送视频。

• 1998年：英特尔奔腾II至强（Xeon）处理器

• 1999年：英特尔赛扬（Celeron）处理器

• 1999年：英特尔奔腾III至强（Pentium III Xeon）处理器

• 2000年：英特尔奔腾4（Pentium 4）处理器
  基于英特尔奔腾4处理器的个人电脑用户可以创作专业品质的电影；通过互联网发送像电视一样的视频；使用实时视频语音工具进行交流；实时渲染3D图形；为MP3 播放器快速编码音乐；在与互联网进行连接的状态下同时运行多个多媒体应用。

• 2001年：英特尔至强（Xeon）处理器

• 2001年：英特尔安腾（Itanium）处理器
  该处理器能够为要求最苛刻的企业和高性能计算应用（包括电子商务安全交易、大型数据库、计算机辅助的机械工程以及精密的科学和工程计算）提供全球最出色的性能。

• 2002年：英特尔安腾2处理器（Itanium2） Intel Pentium 4 /Hyper Threading处理器

• 2003年：英特尔奔腾M（Pentium M）/赛扬 M （Celeron M）处理器

• 2005年：Intel Pentium D 处理器
  首颗内含2个处理核心的Intel Pentium D处理器登场，正式揭开x86处理器多核心时代。

• 2005年：Intel Core处理器
  这是英特尔向酷睿架构迈进的第一步。

• 2006年：IntelCore2 （酷睿2，俗称“扣肉”）/ 赛扬Duo 处理器

• 2007年：Intel四核心服务器用处理器

• 2007年：IntelQX9770四核至强45nm处理器

• 2008年：Intel Atom凌动处理器

• 2008年11月17日：英特尔发布core i7处理器
  基于全新Nehalem架构的下一代桌面处理器将沿用“Core”（酷睿）名称，命名为“Intel Core i7”系列，至尊版的名称是“Intel Core i7 Extreme”系列。

• 2010年3月30日，Intel公司宣布推出Intel至强处理器7500系列

• 2018年10月8日，在秋季发布会上推出第九代酷睿处理器，沿用了第八代Coffee Lake芯片的14nm++工艺

• 2020年1月，发布十代酷睿H系列标压版，i7/i9双双超5GHz。

AMD

美国超威半导体公司，美国AMD半导体公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器（CPU、GPU、主板芯片组、电视卡芯片等)，以及提供闪存和低功率处理器解决方案。

NVIDIA

NVIDIA（纳斯达克股票代码：NVDA）是一家人工智能计算公司 。英伟达一般就是指NVIDIA，公司创立于1993年，总部位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市。美籍华人Jensen Huang（黄仁勋）是创始人兼CEO。
1999年，NVIDIA定义了GPU，这极大地推动了PC游戏市场的发展，重新定义了现代计算机图形技术，并彻底改变了并行计算。
显卡业务分为10系和16系：

Microsoft(微软)

一家美国跨国科技公司，也是世界PC软件开发的先导。
主要产品：

• 操作系统：DOS，Windows系列。
• 应用软件：IE浏览器，Microsoft Office(办公软件)，Windows Media Player(播放音频视频的程序)，必应(搜索引擎)
• 硬件：Xbox游戏机，Surface。

IBM

国际商业机器公司。全球最大的计算机硬件、信息技术方案、业务解决方案的提供商。公司创立时主要业务为商业打字机，之后转为文字处理机，然后到计算机和有关服务。推出了第一台PC机。
在过去的几年里，IBM已经完成了业务模式的完全转型。IBM 的全球能力包括服务、软件、硬件系统、研发及相关融资支持。

Oracle

甲骨文公司，全称甲骨文股份有限公司(甲骨文软件系统有限公司)，是全球最大的企业级软件公司。
产品主要有以下几类：

• 服务器及工具（主要竞争对手：IBM、微软)：数据库服务器，应用服务器，开发工具。
• 企业应用软件（主要竞争对手：德国SAP公司）
• Oracle职业发展力计划（Oracle WDP）
• 操作系统(Solaris,Oracle Linux)
• 虚拟技术(Oracle VM,VirtualBox)
• Java平台(Java)
• 其他软件

Google

全球最大的搜索引擎公司。业务包括互联网搜索、云计算、广告技术，开发并提供大量基于互联网的产品与服务，开发线上软件、应用软件，还涉及移动设备的Android操作系统以及操作系统谷歌ChromeOS操作系统的开发。

Apple

一家高科技公司。开发了诸多硬件(手机电脑平板等)和软件(macOS操作系统等)。