Linux学习之计算机基础入门和常见Linux发行版介绍

Linux理论基础

    • Linux理论基础
      • 1. 计算机的组成及其功能
        • (1) CPU(控制器和运算器)
        • (2) 存储器
        • (3) 输入设备
        • (4) 输出设备
      • 2. Linux常见发行版,及不同发行版之间的联系与区别
        • Linux内核和Linux发行版的关系
        • Linux常见发行版
        • Linux发行版之间的关系
        • Linux发行版分类
        • linux各发行版特点
      • 3. Linux的哲学思想

1. 计算机的组成及其功能

冯.诺伊曼体系中,计算机有五大基本部件:控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 
实际应用中,计算机包括CPU(控制器和运算器)、存储器(Memory内存和Disk外存)、Input输入设备、Output输出设备。

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(1) CPU(控制器和运算器)

CPU由运算器、控制器、寄存器、缓存、指令集组成。 
a、运算器是实现算术运算和逻辑运算的部件: 
主要由算术逻辑部件(ALU:Arithmetic and Logic Unit)、寄存器组和状态寄存器组成: 
ALU主要完成对二进制信息的定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作; 
通用寄存器组是用来保存参加运算的操作数和运算的中间结果; 
状态寄存器在不同的机器中有不同的规定,程序中,状态位通常作为转移指令的判断条件。 
b、控制器是计算机的指挥系统,通过地址来访问存储器(内存),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。 
控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑等几个部分: 
指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作; 
时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号,一般时钟脉冲就是最基本的时序信号,是整个机器的时间基准,称为机器的主频; 
总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路,就CPU而言一般分为内部总线和CPU对外联系的外部总线,外部总线有时候又叫做系统总线、前端总线(FSB)等; 
中断是指计算机由于异常事件,或者一些随机发生需要马上处理的事件,引起CPU暂时停止现在程序的执行,转向另一服务程序去处理这一事件,处理完毕再返回原程序的过程。由机器内部产生的中断,把它叫做陷阱(内部中断),由外部设备引起的中断叫外部中断。 
c、寄存器(register)是CPU内部用来存放数据的一些小型的存储区域,用来暂时存放参与运算的数据以及运算结果。寄存器由电子线路组成,存取速度非常快,与CPU的速度相当,寄存器的成本较高,因而数量较少。CPU内部的寄存器类型有指令寄存器、程序计数器、数据寄存器、地址寄存器以及状态寄存器等。

(2) 存储器

a、Memory内存,RAM(Random Access Memory) 
由Cell存储单元组成,每个Cell为8bits。 
扩展思考: 
32位CPU能引用的存储单元位置,决定了最大可用到的内存大小为4GB: 
32位CPU,能够识别的存储单元地址个数位2^32个,每个位置代表一个存储单元Cell,每个Cell是8bits(1Byte), 
能用到的内存大小为2^32Bytes=4GB。 
b、Disk外存,即磁盘,存储数据。

(3) 输入设备

下指令,提供数据等。

(4) 输出设备

输出数据加工后的结果。

2. Linux常见发行版,及不同发行版之间的联系与区别

Linux内核和Linux发行版的关系

Linux内核指的是一个由Linus Torvalds负责维护,提供硬件抽象层、硬盘及文件系统控制及多任务功能的系统核心程序。 
Linux发行版就是由Linux内核与各种常用软件的集合产品,如今全球大约有数百款的Linux发行版本。

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Linux常见发行版

Linux发行版有三大主流分支:Debian、Slackware、Redhat,包含的主要发行版分别如下:

  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,还有两种比较流行的发行版:

  1. Gentoo
  2. ArchLinux

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Linux发行版之间的关系

  • Fedora是基于RHEL,CentOS,Scientific Linux, 和Oracle Linux的社区版本。相比RHEL,Fedora打包了显著的更多的软件包。其中一个原因是,多样化的社区参与Fedora的建设;它不只是一家公司。在这个过程中,CentOS用于活动,演示和实验,因为它是对最终用户免费提供的,并具有比Fedora的一个更长的发布周期(通常每隔半年左右发布一个新版本)。
  • SUSE, SUSE Linux Enterprise Server (SLES), 和openSUSE 之间的关系类似于 Fedora, Red Hat Enterprise Linux, 和CentOS的关系。
  • Debian是包括Ubuntu在内许多发行版的上游,而Ubuntu又是Linux Mint及其他发行版的上游。Debian在服务器和桌面电脑领域都有着广泛的应用。Debian是一个纯开源计划并着重在一个关键点上,稳定性。它同时也提供了最大的和完整的软件仓库给用户。

Linux发行版分类

Linux发行版都是基于同一内核,所以除了外观和名字不一样外,其他地方的区别不是很大,按用途大致分为桌面版和企业版:

  1. 桌面版: 
    Ubuntu、Debian、Fedora、CentOS、openSUSE等。由于安装了图像界面,界面美观、操作方便,比较适合新手,但相对于企业版来说较消耗资源。
  2. 企业版: 
    RHEL、CentOS、Debian、Ubuntu、openSUSE、SLES等。系统稳定性好,资源消耗较小,满足企业需求,但基本都是命令行界面,需要有一定的基础才能上手操作。

按照维护方式分为两类,一类是商业公司维护的发行版本,一类是社区组织维护的发行版本,前者以著名的Redhat(RHEL)为代表,后者以Debian为代表。

  1. 商业公司维护: 
    RHEL、CentOS、SLES等
  2. 社区组织维护: 
    Debian、Ubuntu等

linux各发行版特点

各发行版的思想,如图:

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  • Redhat,应该称为Redhat系列,包括RHEL(Redhat Enterprise Linux,也就是所谓的Redhat Advance Server,收费版本)、Fedora Core(由原来的Redhat桌面版本发展而来,免费版本)、CentOS(RHEL的社区克隆版本,免费)。Redhat应该说是在国内使用人群最多 的Linux版本,甚至有人将Redhat等同于Linux,而有些老鸟更是只用这一个版本的Linux。所以这个版本的特点就是使用人群数量大,资料非 常多,言下之意就是如果你有什么不明白的地方,很容易找到人来问,而且网上的一般Linux教程都是以Redhat为例来讲解的。Redhat系列的包管理方式采用的是基于RPM包的YUM包管理方式,包分发方式是编译好的二进制文件。稳定性方面RHEL和CentOS的稳定性非常好,适合于服务器使用, 但是Fedora Core的稳定性较差,最好只用于桌面应用。
  • Debian,或者称Debian系列,包括Debian和Ubuntu等。Debian是社区类Linux的典范,是迄今为止最遵循GNU规范 的Linux系统。Debian最早由Ian Murdock于1993年创建,分为三个版本分支(branch): stable, testing 和 unstable。其中,unstable为最新的测试版本,其中包括最新的软件包,但是也有相对较多的bug,适合桌面用户。testing的版本都经 过unstable中的测试,相对较为稳定,也支持了不少新技术(比如SMP等)。而stable一般只用于服务器,上面的软件包大部分都比较过时,但是 稳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,其实Redhat的YUM也是在模仿Debian的APT方式,但在二进制文件发行方式中,APT应该是最好的了。Debian的资料也很丰富,有很多支持的社区,有问题求教也有地方可去:) 
    Ubuntu严格来说不能算一个独立的发行版本,Ubuntu是基于Debian的unstable版本加强而来,可以这么说,Ubuntu就是 一个拥有Debian所有的优点,以及自己所加强的优点的近乎完美的 Linux桌面系统。根据选择的桌面系统不同,有三个版本可供选择,基于Gnome的Ubuntu,基于KDE的Kubuntu以及基于Xfc的 Xubuntu。特点是界面非常友好,容易上手,对硬件的支持非常全面,是最适合做桌面系统的Linux发行版本。
  • Gentoo,伟大的Gentoo是Linux世界最年轻的发行版本,正因为年轻,所以能吸取在她之前的所有发行版本的优点,这也是Gentoo 被称为最完美的Linux发行版本的原因之一。Gentoo最初由Daniel Robbins(FreeBSD的开发者之一)创建,首个稳定版本发布于2002年。由于开发者对FreeBSD的熟识,所以Gentoo拥有媲美 FreeBSD的广受美誉的ports系统 ——Portage包管理系统 
    不同于APT和YUM等二进制文件分发的包管理系统,Portage是基于源代码分发的,必须编译后才能运行,对于大型软 件而言比较慢,不过正因为所有软件都是在本地机器编译的,在经过各种定制的编译参数优化后,能将机器的硬件性能发挥到极致。Gentoo是所有Linux 发行版本里安装最复杂的,但是又是安装完成后最便于管理的版本,也是在相同硬件环境下运行最快的版本。
  • 最后,介绍一下FreeBSD,需要强调的是:FreeBSD并不是一个Linux系统!但FreeBSD与Linux的用户群有相当一部分是重合的,二者支持的硬件环境也比较一致,所采用的软件也比较类似,所以可以将FreeBSD视为一个Linux版本来比较。 
    FreeBSD拥有两个分支: stable和current。顾名思义,stable是稳定版,而 current则是添加了新技术的测试版。FreeBSD采用Ports包管理系统,与Gentoo类似,基于源代码分发,必须在本地机器编后后才能运 行,但是Ports系统没有Portage系统使用简便,使用起来稍微复杂一些。FreeBSD的最大特点就是稳定和高效,是作为服务器操作系统的最佳选 择,但对硬件的支持没有Linux完备,所以并不适合作为桌面系统。

3. Linux的哲学思想

1. 一切皆文件 
把几乎所有资源统统抽象为文件形式,包括硬件设备,甚至通信接口等,便于统一管理和定义; 
对文件的操作有:open,read,write,close,delete,create 
2. 由众多功能单一的程序组成 
一个程序只做一件事,并且做好,保证了Linux内核的高效运行; 
3. 组合小程序完成复杂任务 
通过连接多个简单的程序实现复杂的功能; 
4. 尽量避免和用户交互 
更贴近编程,易于以编程的方式实现自动化任务; 
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编辑器就可以进行。

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