Linux學習之計算機基礎入門和常見Linux發行版介紹

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Linux理論基礎

    • Linux理論基礎
      • 1. 計算機的組成及其功能
        • (1) CPU(控制器和運算器)
        • (2) 存儲器
        • (3) 輸入設備
        • (4) 輸出設備
      • 2. Linux常見發行版,及不同發行版之間的聯系與區別
        • Linux內核和Linux發行版的關系
        • Linux常見發行版
        • Linux發行版之間的關系
        • Linux發行版分類
        • linux各發行版特點
      • 3. Linux的哲學思想

1. 計算機的組成及其功能

馮.諾伊曼體系中,計算機有五大基本部件:控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備。?
實際應用中,計算機包括CPU(控制器和運算器)、存儲器(Memory內存和Disk外存)、Input輸入設備、Output輸出設備。

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(1) CPU(控制器和運算器)

CPU由運算器、控制器、寄存器、緩存、指令集組成。?
a、運算器是實現算術運算和邏輯運算的部件:?
主要由算術邏輯部件(ALU:Arithmetic and Logic Unit)、寄存器組和狀態寄存器組成:?
ALU主要完成對二進制信息的定點算術運算、邏輯運算和各種移位操作;?
通用寄存器組是用來保存參加運算的操作數和運算的中間結果;?
狀態寄存器在不同的機器中有不同的規定,程序中,狀態位通常作為轉移指令的判斷條件。?
b、控制器是計算機的指揮系統,通過地址來訪問存儲器(內存),從存儲器中取出指令,經譯碼器分析后,根據指令分析結果產生相應的操作控制信號作用于其他部件,使得各部件在控制器控制下有條不紊地協調工作。?
控制器一般包括指令控制邏輯、時序控制邏輯、總線控制邏輯、中斷控制邏輯等幾個部分:?
指令控制邏輯要完成取指令、分析指令和執行指令的操作;?
時序控制邏輯要為每條指令按時間順序提供應有的控制信號,一般時鐘脈沖就是最基本的時序信號,是整個機器的時間基準,稱為機器的主頻;?
總線邏輯是為多個功能部件服務的信息通路的控制電路,就CPU而言一般分為內部總線和CPU對外聯系的外部總線,外部總線有時候又叫做系統總線、前端總線(FSB)等;?
中斷是指計算機由于異常事件,或者一些隨機發生需要馬上處理的事件,引起CPU暫時停止現在程序的執行,轉向另一服務程序去處理這一事件,處理完畢再返回原程序的過程。由機器內部產生的中斷,把它叫做陷阱(內部中斷),由外部設備引起的中斷叫外部中斷。?
c、寄存器(register)是CPU內部用來存放數據的一些小型的存儲區域,用來暫時存放參與運算的數據以及運算結果。寄存器由電子線路組成,存取速度非常快,與CPU的速度相當,寄存器的成本較高,因而數量較少。CPU內部的寄存器類型有指令寄存器、程序計數器、數據寄存器、地址寄存器以及狀態寄存器等。

(2) 存儲器

a、Memory內存,RAM(Random Access Memory)?
由Cell存儲單元組成,每個Cell為8bits。?
擴展思考:?
32位CPU能引用的存儲單元位置,決定了最大可用到的內存大小為4GB:?
32位CPU,能夠識別的存儲單元地址個數位2^32個,每個位置代表一個存儲單元Cell,每個Cell是8bits(1Byte),?
能用到的內存大小為2^32Bytes=4GB。?
b、Disk外存,即磁盤,存儲數據。

(3) 輸入設備

下指令,提供數據等。

(4) 輸出設備

輸出數據加工后的結果。

2. Linux常見發行版,及不同發行版之間的聯系與區別

Linux內核和Linux發行版的關系

Linux內核指的是一個由Linus Torvalds負責維護,提供硬件抽象層、硬盤及文件系統控制及多任務功能的系統核心程序。?
Linux發行版就是由Linux內核與各種常用軟件的集合產品,如今全球大約有數百款的Linux發行版本。

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Linux常見發行版

Linux發行版有三大主流分支:Debian、Slackware、Redhat,包含的主要發行版分別如下:

  1. Debian?
    • Ubuntu?
      Linux mint
    • Knopix
  2. Slackware?
    • S.u.S.E?
      SLES-SuSE Linux Enterprise?
      OpenSuSE
  3. Redhat?
    • RHEL-RedHat Enterprise Linux?
      CentOS-Community ENTerprise
    • Fedore Core

除了三大主流分支,還有兩種比較流行的發行版:

  1. Gentoo
  2. ArchLinux

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Linux發行版之間的關系

  • Fedora是基于RHEL,CentOS,Scientific Linux, 和Oracle Linux的社區版本。相比RHEL,Fedora打包了顯著的更多的軟件包。其中一個原因是,多樣化的社區參與Fedora的建設;它不只是一家公司。在這個過程中,CentOS用于活動,演示和實驗,因為它是對最終用戶免費提供的,并具有比Fedora的一個更長的發布周期(通常每隔半年左右發布一個新版本)。
  • SUSE, SUSE Linux Enterprise Server (SLES), 和openSUSE 之間的關系類似于 Fedora, Red Hat Enterprise Linux, 和CentOS的關系。
  • Debian是包括Ubuntu在內許多發行版的上游,而Ubuntu又是Linux Mint及其他發行版的上游。Debian在服務器和桌面電腦領域都有著廣泛的應用。Debian是一個純開源計劃并著重在一個關鍵點上,穩定性。它同時也提供了最大的和完整的軟件倉庫給用戶。

Linux發行版分類

Linux發行版都是基于同一內核,所以除了外觀和名字不一樣外,其他地方的區別不是很大,按用途大致分為桌面版和企業版:

  1. 桌面版:?
    Ubuntu、Debian、Fedora、CentOS、openSUSE等。由于安裝了圖像界面,界面美觀、操作方便,比較適合新手,但相對于企業版來說較消耗資源。
  2. 企業版:?
    RHEL、CentOS、Debian、Ubuntu、openSUSE、SLES等。系統穩定性好,資源消耗較小,滿足企業需求,但基本都是命令行界面,需要有一定的基礎才能上手操作。

按照維護方式分為兩類,一類是商業公司維護的發行版本,一類是社區組織維護的發行版本,前者以著名的Redhat(RHEL)為代表,后者以Debian為代表。

  1. 商業公司維護:?
    RHEL、CentOS、SLES等
  2. 社區組織維護:?
    Debian、Ubuntu等

linux各發行版特點

各發行版的思想,如圖:

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  • Redhat,應該稱為Redhat系列,包括RHEL(Redhat Enterprise Linux,也就是所謂的Redhat Advance Server,收費版本)、Fedora Core(由原來的Redhat桌面版本發展而來,免費版本)、CentOS(RHEL的社區克隆版本,免費)。Redhat應該說是在國內使用人群最多 的Linux版本,甚至有人將Redhat等同于Linux,而有些老鳥更是只用這一個版本的Linux。所以這個版本的特點就是使用人群數量大,資料非 常多,言下之意就是如果你有什么不明白的地方,很容易找到人來問,而且網上的一般Linux教程都是以Redhat為例來講解的。Redhat系列的包管理方式采用的是基于RPM包的YUM包管理方式,包分發方式是編譯好的二進制文件。穩定性方面RHEL和CentOS的穩定性非常好,適合于服務器使用, 但是Fedora Core的穩定性較差,最好只用于桌面應用。
  • Debian,或者稱Debian系列,包括Debian和Ubuntu等。Debian是社區類Linux的典范,是迄今為止最遵循GNU規范 的Linux系統。Debian最早由Ian Murdock于1993年創建,分為三個版本分支(branch): stable, testing 和 unstable。其中,unstable為最新的測試版本,其中包括最新的軟件包,但是也有相對較多的bug,適合桌面用戶。testing的版本都經 過unstable中的測試,相對較為穩定,也支持了不少新技術(比如SMP等)。而stable一般只用于服務器,上面的軟件包大部分都比較過時,但是 穩定和安全性都非常的高。Debian最具特色的是apt-get / dpkg包管理方式,其實Redhat的YUM也是在模仿Debian的APT方式,但在二進制文件發行方式中,APT應該是最好的了。Debian的資料也很豐富,有很多支持的社區,有問題求教也有地方可去:)?
    Ubuntu嚴格來說不能算一個獨立的發行版本,Ubuntu是基于Debian的unstable版本加強而來,可以這么說,Ubuntu就是 一個擁有Debian所有的優點,以及自己所加強的優點的近乎完美的 Linux桌面系統。根據選擇的桌面系統不同,有三個版本可供選擇,基于Gnome的Ubuntu,基于KDE的Kubuntu以及基于Xfc的 Xubuntu。特點是界面非常友好,容易上手,對硬件的支持非常全面,是最適合做桌面系統的Linux發行版本。
  • Gentoo,偉大的Gentoo是Linux世界最年輕的發行版本,正因為年輕,所以能吸取在她之前的所有發行版本的優點,這也是Gentoo 被稱為最完美的Linux發行版本的原因之一。Gentoo最初由Daniel Robbins(FreeBSD的開發者之一)創建,首個穩定版本發布于2002年。由于開發者對FreeBSD的熟識,所以Gentoo擁有媲美 FreeBSD的廣受美譽的ports系統 ——Portage包管理系統?
    不同于APT和YUM等二進制文件分發的包管理系統,Portage是基于源代碼分發的,必須編譯后才能運行,對于大型軟 件而言比較慢,不過正因為所有軟件都是在本地機器編譯的,在經過各種定制的編譯參數優化后,能將機器的硬件性能發揮到極致。Gentoo是所有Linux 發行版本里安裝最復雜的,但是又是安裝完成后最便于管理的版本,也是在相同硬件環境下運行最快的版本。
  • 最后,介紹一下FreeBSD,需要強調的是:FreeBSD并不是一個Linux系統!但FreeBSD與Linux的用戶群有相當一部分是重合的,二者支持的硬件環境也比較一致,所采用的軟件也比較類似,所以可以將FreeBSD視為一個Linux版本來比較。?
    FreeBSD擁有兩個分支: stable和current。顧名思義,stable是穩定版,而 current則是添加了新技術的測試版。FreeBSD采用Ports包管理系統,與Gentoo類似,基于源代碼分發,必須在本地機器編后后才能運 行,但是Ports系統沒有Portage系統使用簡便,使用起來稍微復雜一些。FreeBSD的最大特點就是穩定和高效,是作為服務器操作系統的最佳選 擇,但對硬件的支持沒有Linux完備,所以并不適合作為桌面系統。

3. Linux的哲學思想

1. 一切皆文件?
把幾乎所有資源統統抽象為文件形式,包括硬件設備,甚至通信接口等,便于統一管理和定義;?
對文件的操作有:open,read,write,close,delete,create?
2. 由眾多功能單一的程序組成?
一個程序只做一件事,并且做好,保證了Linux內核的高效運行;?
3. 組合小程序完成復雜任務?
通過連接多個簡單的程序實現復雜的功能;?
4. 盡量避免和用戶交互?
更貼近編程,易于以編程的方式實現自動化任務;?
5. 使用文本文件保存配置信息?
修改配置信息只需要任意一款文本編輯器就可以進行。

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