这个系列主要是依赖《鸟哥的 Linux 私房菜》一本书，记录自己的学习过程以及笔记。

第 0 章 计算机概论

计算机

计算机组成单元

计算机硬件五大单元：输入单元，输出单元，控制单元，算术逻辑单元，存储单元，联系学过的计算机组成原理，实际上对应的就是计算机组成原理里的内容。输入、输出、控制器、运算器、存储器（主要指内存）。而控制器运算器构成 CPU，CPU 与存储器称为主机（实际上还包含输入输出的接口），在本书中称为系统单元，而与此相对的是外围设备（输入输出外存）。

CPU 种类

根据微指令集的划分

• 精简指令集 Reduced Instruction Set Computer RISC
  • 这种 CPU 设计中，微指令集较为精简，每个指令的执行时间都很短，完成的操作也很单纯，指令的执行性能较佳，但要做复杂的事情就要多条来完成。常见：SPARC 系列、Power Architecture 系列、ARM 系列。
  • 应用方面，比如索尼的 PS3 应用的是 PowerPC 架构的 Cell 处理器，ARM 更是常见
• 复杂指令集 Complex Instruction Set Computer CISC
  • 每个小指令可以执行一些低阶的硬件操作，指令数目多、复杂、长度并不相同，因为复杂所以耗时长一些，但个别指令可以处理的工作较为丰富。常见：AMD、Intel、VIA 等 x86 架构的 CPU。
  • 由于 AMD、Intel、VIA 所开发出来的 x86 架构 CPU 被大量用于 PC 机上，个人计算机常被称为 x86 架构计算机。来源就是因为最早的 Intel 开发出来的 CPU 代号为 8086，后来又有 80286，80386，就被称为 x86 了。
  • 在 2003 年以前由 Intel 所开发的 x86 架构 CPU 由 8 位升级到 16 位、32 位、后来 AMD 又依次架构修改新一代 CPU 位 64 位，为了区别两者的不同，因此 64 位的个人计算机 CPU 又被称为 x86_64 的架构。
  • 不同的 x86 架构 CPU 的区别：整体结构（二层缓存、每次可执行的指令数）、微指令集（针对不同特性发展各异）。

• 多媒体微指令集：MMX，SSE，SSE2，SSE3，SSE4，AMD-3DNow!
• 虚拟化微指令集：Intel-VT，AMD-SVM
• 省电功能：Intel-SpeedStep，AMD-PowerNow!
• 64/32 位兼容技术：AMD-AMD64，Intel-EM64T

个人计算机架构与接口设备

Linux 早期也根据个人计算机的架构发展来的，所以真的需要了解一下。

Intel 主板架构，最重要的是芯片组，芯片组常被分为两个桥接器来控制各组件的通信，分别是：

• 北桥负责连接速度较快的 CPU、内存与显卡组建。
• 南桥负责连接速度较慢的周边接口。

AMD 主板架构，内存直接与 CPU 通信而不通过北桥，AMD 为了加速两者的通信，将内存控制组件集成到 CPU 当中，这样可以加速两者的传输速度。

根据设计不同选择了不同的总线架构。

CPU

主流的都是双核已上架够了，实际上是在一个 CPU 中封装了多个运算内核。

CPU 频率是指 CPU 每秒钟可以进行的工作次数。

由于不同 CPU 微指令集不同，每次频率可以进行的指令数也不同，不能直接以频率论高低，严谨的说目前只能来比较同款 CPU 的速度。

• 外频：CPU 与外部组件进行数据传输/运算时的速度。
• 倍频：CPU 内部用来加速工作性能的一个倍数，相乘才是 CPU 的频率。

一般出厂固定倍频，超频玩家常通过超频外频达到提升 CPU 的频率。

主板上的 BIOS

CMOS 主要功能为记录主板上的重要参数，包括系统时间、CPU 电压与频率、各项设备的 IO 地址与 IRQ，由于这些数据的记录要花费电力，因此主板上面才有电池。

BIOS 为写入到主板某一块山村或 EEPROM 的程序，它可以在开机的时候执行，以加载 CMOS 当中的参数，并尝试调用存储设备中的开机程序，进一步进入到操作系统当中。

软件程序运行

“我们知道没有插电的计算机是一堆废铁，那么插了电的计算机是什么？”

“一堆会电人的废铁。”

计算机需要软件：系统软件+应用软件。

为了要克服硬件方面总是需要重复编写句柄的问题，所以就产生了操作系统（Operating System，OS），事实上，OS 伴随计算机发展一直都存在，从提高 CPU 运算速率到资源管理到方便用户使用，一直是计算机必备的软件。

操作系统

• 操作系统内核（Kernel）

  Kernel 主要在于管控硬件与提供相关的能力（如网络功能），避免用户直接操作，内核在内存中放置的区块是受保护的，并且开机后就一直常驻在内存当中

• 系统调用（System Call）

  遵循内核的规定，从参考硬件变成了参考内核功能。操作软件通常会提供一整组开发接口（API）给工程师开发软件，这就是系统调用层。

• 一些点
  • 操作系统内核直接参考硬件规格写成
  • 操作系统只是在管理
  • 应用程序都是参考对应的操作系统开发接口