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操作系统 操作系统（linux）
计算机硬件 计算机硬件

今日内容：

• 计算机硬件

计算机硬件五大组成部分：
#1、控制器：计算机的指挥系统。控制器通过地址访问存储器，从存储器中取出指令，经译码器分析后，根据指令分析结果产生相应的操作控制信号作用于其他部件，使得各部件在控制器控制下有条不紊地协调工作。

#2、运算器：实现算术运算和逻辑运算的部件。 

#3、存储器：是计算机用来存放所有数据和程序的记忆部件。它的基本功能是按指定的地址存（写）入或者取（读）出信息。 计算机中的存储器可分成两大类：一类是内存储器，简称内存或主存；另一类是外存储器（辅助存储器），简称外存或辅存。 存储器由若干个存储单元组成，每个存储单元都有一个地址，计算机通过地址对存储单元进行读写。一个存储器所包含的字节数称为存储容量，单位有B、KB、MB、GB、TB等。

#4、输入设备：是向计算机中输入信息（程序、数据、声音、文字、图形、图像等）的设备。常见的输入设备有：键盘、鼠标、图形扫描仪、触摸屏、条形码输入器、光笔等。 外存储器也是一种输入设备。 

#5、输出设备：主要有显示器、打印机和绘图仪等。外存储器也当作一种输出设备。

cpu：是人的大脑，负责控制全身和运算
内存：是人的记忆，负责临时存储
硬盘：是人的笔记本，负责永久存储
输入设备：是耳朵或眼睛或嘴巴，负责接收外部的信息存入内存
输出设备：是你的脸部(表情)或者屁股，负责经过处理后输出的结果

处理器：
通常将运算器和控制器合称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。其中运算器用来主要负责程序运算与逻辑判断，控制器则主要协调各组件和各单元的工作，所以CPU的工作主要在于管理和运算。可以说计算机的大脑就是CPU，它从内存中取指令->解码->执行，然后再取指->解码->执行下一条指令，周而复始，直至整个程序被执行完成。

• 操作系统发展史

操作系统是一个协调管理控制计算机硬件与应用如软件资源的一个控制程序，它位于计算机硬件与应用程序之间，本质也是一个软件。

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了解两种操作系统用户界面 ：图形界面、命令行界面。

多进程

进程：正在进行的一个过程或者说一个任务。而负责执行任务则是cpu。
    
进程与程序的区别：程序仅仅只是一堆代码而已，而进程指的是程序的运行过程。

重要小知识

• 什么是buffer，什么是cache它们的作用分别是什么

  写数据到内存里，这个数据的内存空间称为缓冲区（buffer），写入到内存缓冲区
  从内存读取数据，这个存数据的内存空间称为缓存区（cache），从内存读取缓存区
  
  CPU  ===> 内存 ===>磁盘  （buffer）
  CPU  <=== 内存 <===磁盘  （cache）
  

• 什么是冷数据，什么是热数据

  热数据 : 访问频次比较多
  热数据就近计算
  冷数据集中存储
  
  热数据因为访问频次需求大，效率要求高，所以就近计算和部署；
  冷数据访问频次低，效率要求慢，可以做集中化部署，而基于大规模存储池里，可以对数据进行压缩、去重等降低成本的方法。
  

• raid1,raid5,raid10的具体应用场景

  RAID 1可以作为系统盘，数据可用性和可修复性比较好
  
  RAID 1又称为Mirror或Mirroring，它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。 RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。由于对存储的数据进行百分之百的备份，在所有RAID级别中，RAID 1提供最高的数据安全保障。同样，由于数据的百分之百备份，备份数据占了总存储空间的一半，因而，Mirror的磁盘空间利用率低，存储成本高。
  Mirror虽不能提高存储性能，但由于其具有的高数据安全性，使其尤其适用于存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域。
  
  
  RAID 5是一般系统应用，或普通数据库的格式，具有很好的读性能，IO速度稍慢
  
  RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。RAID 5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。
  
  RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低。
  
   
  RAID0+1是重要的数据库采取的格式，数据安全性，和IO速度都不错
  
  RAID0+1：正如其名字一样RAID 0+1是RAID 0和RAID 1的组合形式，也称为RAID 10。
  
  RAID0+1是存储性能和数据安全兼顾的方案。它在提供与RAID 1一样的数据安全保障的同时，也提供了与RAID 0近似的存储性能。
  
  由于RAID 0+1也通过数据的100%备份提供数据安全保障，因此RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID 1相同，存储成本高。
  
  RAID 0+1的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取，同时又对数据安全性要求严格的领域，如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等。
  

• 什么是并发，并行，串行

  并发(Concurrency)：以可独立执行的进程集合的方式编程（进程是出了名的难定义，这里是通常意义上的进程，不是Linux进程）并发，是在同一个cpu上同时（不是真正的同时，而是看来是同时，因为cpu要在多个程序间切换）运行多个程序。
  
  并行(Parallelism)：以可同时执行的（可能相关的）计算指令方式编程。并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件。 
  
  串行指的是一个所有的任务都按照先后顺序执行，在前一个任务没处理完的情况下是不会去处理下一个任务的，就像理发店只有一个理发师，每个人剪头发都需要等待前面的人处理完
  

• 什么是多道

多道技术中的多道指的是多个程序，多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源（比如cpu）的有序调度问题，解决方式即多路复用，多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。

空间上的复用：将内存分为几部分，每个部分放入一个程序，这样，同一时间内存中就有了多道程序。

时间上的复用：当一个程序在等待I/O时，另一个程序可以使用cpu，如果内存中可以同时存放足够多的作业，则cpu的利用率可以接近100%，类似于我们小学数学所学的统筹方法。（操作系统采用了多道技术后，可以控制进程的切换，或者说进程之间去争抢cpu的执行权限。这种切换不仅会在一个进程遇到io时进行，一个进程占用cpu时间过长也会切换，或者说被操作系统夺走cpu的执行权限）

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