6、基础概念说明

前言

作为学习使用,我们一般将采用将Linux安装在虚拟机的方式进行。关于如何在虚拟机安装Linux,后面会单独出文章讲解。以下将通俗介绍一点基本的计算机概念,可能不甚严谨,但是帮助初学者理解已然足矣。


1. Shell

之前有提到,计算机有五大结构,人们通过I/O设备与计算机进行交互,那么通过设备发送的信息是如何传递到计算机内部,进而继续执行的呢?而使用者又是如何知道,何时应该发送何种信息,以及计算机正处于何种状态呢?

很显然,我们通过输出设备获取信息,而该信息则由专门的一类程序负责,即Shell。Shell意为“壳”,是指“为使用者提供操作界面”的软件,同时也接收用户命令,然后调用相应的应用程序。是人机交互的联结者。

Shell大体上分为两类:

  • CLI:Command Line Interface,命令行接口


    command line interface
  • GUI:Graphic User Interface,图形用户接口


    graphic user interface

CLI顾名思义,界面只有文字,微软的DOS系统、Windows中的命令提示符、PowerShell,Linux中的bash,csh,zsh等

GUI之前也曾提到,由施乐研发,与早期计算机使用的命令行界面相比,图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受,学习成本也较低。如Windows的桌面,Linux的KDE、GNome等。


2.程序与进程

简单来讲,程序即存储在某介质之上的二进制文件,而进程则是正在运行的占用硬件资源的活动,或者说是正在运行的程序的实例。上文提到的bash、KDE等,都是如此。

那么问题来了,计算机内存在断电后无法保存数据,而计算机在启动时将运行OS,则需要通过外存将存储在其中的程序加载到内存,进而由CPU执行。而“将存储在其中的程序加载”这个指令又是如何执行的呢?


内存-断电后内存上的数据会丢失-是随机存储器

这似乎是一个无解的问题,不过明显地,该问题已经解决:在计算机内部,有一个专门存储这段指令的芯片,且数据可持久保存,在机器加电后,将由『硬件逻辑』将这段代码加载,进而加载后续的其他进程。


3. 终端

终端(Terminal),是一台计算机或者计算机系统,用来让用户输入数据,及显示其计算结果的机器。终端有些是全电子的,也有些是机电的。其又名终端机,它与一部独立的计算机不同。从这个角度而言,计算机可以理解为主机 + 终端。


terminal

早期的计算机在需要多人操作时,每个用户都要有一个显示器、一个键盘。而在现代Linux系统中,以CentOS7为例,默认将打开6个虚拟终端(Virtual Terminal),按Ctrl+Alt+Fn(F2~F7)切换,也可按Ctrl+Alt+F7启动图形终端(需要事先安装)。

Linux系统支持一下终端类型:

  • 串行终端,设备文件为:/dev/ttyS#(#为数字)

  • 物理终端,即控制台(Console),设备文件为:/dev/console

  • 虚拟终端,设备文件为:/dev/tty#(#为数字)

  • 伪终端,即模拟终端,远程连接或图形界面打开的命令接口,设备文件为:/dev/pts/#(#为数字)


4. CPU架构

计算机的CPU,即中央处理单元在工作时都需要加载到一些命令,而命令是按照相关的标准,将程序源代码在被执行前所翻译出的机器能识别的语言,也叫机器语言,这种翻译过程就是编译(Compile),而翻译时运用的规则叫做指令集(ISA)。最常见的就是RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机),以ARM架构为代表,和CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机),以x86架构为代表。

而基于某种指令集的具体实现是有多种方式的,这些不同的实现方式基于某一种指令集规范,我们称之为Microarchitecture(微架构)。以英特尔的PC平台为例,早先奔腾系列产品使用的是P5或P6微架构,到后来第五代酷睿系列使用的Haswell,到如今市场上酷睿使用的Coffee Lake,都是复杂指令集的不同实现。

初次之外,还有以下CPU架构:


ARM

Advanced RISC Machine,高级精简指令集机器,该CPU以节能与高效著称。由英国ARM公司设计,这个公司很神奇,他们几乎不生产CPU,只是向外输出技术,是全球领先的半导体知识产权 (IP) 提供商。


x86,x64

x86泛指一系列基于Intel 8086且向后兼容的中央处理器指令集架构。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”。
x86的32位架构一般又被称作IA-32(Intel Architecture, 32-bit),其64位架构由AMD率先推出,并被称为“AMD64”。之后也被Intel采用,被其称为“Intel 64”。一般也被称作“x86-64”、“x64”。8


Itanium

安腾,Intel收购HP的业务,64位架构,与x86,x64不兼容。


Alpha

由DEC公司研发,也叫做Alpha AXP,早起被用户DEC公司生产的设备中,后来被Compaq收购,后HP收购Compaq,继续研发Alpha。


Power

由IBM设计,属于RISC,全称为“Performance Optimization With Enhanced RISC”,性能强劲,价格同样强劲。


PowerPC

Performance Optimization With Enhanced RISC – Performance Computing,简称为PPC。由Apple、IBM、Motorola组成的AIM联盟所发展出的微处理器架构,早期用于苹果的CPU。


MIPS

MIPS架构(英语:MIPS architecture,为Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages的缩写,亦为Millions of Instructions Per Second的头字语),是一种采取精简指令集(RISC)的处理器架构,1981年出现,由MIPS科技公司开发并授权,广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐设备与商业设备上。最早的MIPS架构是32位,最新的版本已经变成64位。


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