计算机硬件组成及操作系统

上节课内容回顾：

1、什么是buffer与cache，它们各自的作用是什么
　　linux系统会把内存分为两种区域：
　　　　buffer：缓冲区，攒一大波数据，再刷入硬盘
　　　　cache：缓存，把硬盘的数据在内存中缓存好，cpu取的时候可以直接从内存取

2、什么是内核态与用户态
　　内核态——>操作系统正在控制硬件
　　用户态-->应用程序正在运行

3、机械磁盘的IO延迟时间=平均寻道时间4ms+平均延迟时间5ms
4、一个7200转的硬盘带来的IO延迟大概是9ms
5、操作系统的启动流程是什么？
　　1、计算机加电
　　2、启动BIOS（计算机启动一定会先启动bios系统），扫描启动设备，从某一个启动设备中找到操作系统
　　3、读取启动设备的第一个扇区的大小（称之为主引导记录mbr）
　　　　446 bootloader=》grub程序
　　　　64分区信息
　　　　2结束标志位

　　4、grub程序负责将操作系统内核装载入内存，启动操作系统
　　5、操作系统会让BIOS去检测驱动程序

6、如何防止服务器断电？
　　　1.选双电源机房。双电源接通到ups设备上。
　　　2.机房应该配备ups。

　　   3.配备小型柴油发电机

　　详见：https://zhidao.baidu.com/question/580332078.html

　　ups解释词：https://zhidao.baidu.com/question/24791206.html

7,、虚拟内存：

使计算机可以运行大于物理内存的程序，暂时不需要执行的程序放到磁盘的某块地方，这块地方成为虚拟内存，一般在特殊紧急情况下使用，保命为主，在linux中称为swap。

今日内容

 一、硬盘接口

 

　　IDE并口

　　SATA串口===》现在常用

　　SCSI ======》现在常用

　　SAS（SATA+SCSI）

　　光纤通道

 

　　SSD+SAS=================》土豪

　　SSD+SATA=================》常规，对速度有特殊要求

　　机械硬盘+SAS==============》常规，比较核心业务使用，对速度要求常规

　　机械硬盘+SATA==============》内部服务

 

        #    raid=》"硬盘的集群"

 

　　多块硬盘要连接到RAID卡（阵列卡）上：

　　然后制作raid

　　

 

　　raid0

　　　　至少1块盘

　　　　　

　　　　容量：n块盘何在一起的总容量

　　　　性能：理论上是N块盘合在在一起的读写速度，实际上是要略低一些

　　　　冗余性：不允许坏任何一块盘

　　　　场合：追求读写性能，但是对数据安全性没有啥要求，列如集群服务器

　　　　特点：追求速度，不考虑数据安全

　　　　

　　raid1

　　　　至少2块盘

　　　　容量：1快盘的容量

　　　　性能：几乎就是一块盘的读写速度

　　　　冗余性：可以坏一块盘，另外一块盘有完整的数据

　　　　场合：对数据安全有要求，对速度读写速度没有特殊要求，列如服务器的系统盘

　　　　特点：追求数据安全，不考虑速度

 

　　raid5（介于raid0和raid1之间，是一种折中的方案）

　　　　至少3块盘，两两之间做校验===》异或运算，相同结果为0，不同结果为1

　　　　容量：废掉一块盘的容量，等量盘的情况下，容量低于raid0

　　　　性能：读写速度低于raid0，高于raid1

　　　　冗余性：可以坏一块盘，其余两块盘可以通过奇偶校验推导出坏盘的数据

　　　　场合：一般的场合都可以用

 

　　raid10

　　　　至少4块盘

　　　　raid1和raid0之间整合的产物，兼顾了raid1和raid0的性能，但是成本大幅度提升

　　　　通常用于数据库服务器

硬盘的容量单位：
    1B=8Bit //字节（B、Byte）
    1kB=1024B //千字节（KB、kilobyte）
    1MB=1024KB //兆字节（MB，MegaByte）
    1GB=1024MB //吉字节（GB，Gigabyte）
    1TB=1024GB  //太字节（TB，TeraByte）
    1PB=1024TB  //拍字节（PB，PetaByte）
    1EB=1024PB  //艾字节（EB，Exabyte）
    1ZB=1024EB //泽字节（ZB，ZettaByte）
    1YB=1024 ZB  //尧字节（YB、YottaByte）
    1BB=1024YB  //BB（BrontoByte）
    1NB=1024BB //NB （NonaByte）
    1DB=1024NB //DB （doggaByte）

　　优化的基本原则

　　　　1.针对读操作，数据能从内存取就不要从硬盘

　　　　2.针对写操作，在内存中攒一波在写入硬盘

二、操作系统（了解）

　　前言：

　　　　操作系统最核心的概念就是进程

　　　　进程指的就是一个程序的运行过程，具体来说指的是操作系统控制硬件来运行的过程

　　第二代计算机

　　　　串行：多个任务是一个运行完毕后在运行下一个

　　　　批处理系统

　　　　　　一次把一个或者一道程序读入内存，运行完毕后，在执行下一个程序没有并行，称之为串行

　　　　优点：

　　　　　　1.充分利用了计算机资源

　　　　缺点：

　　　　　　1.让程序员明显感觉到等待

　　　　　　2.程序的运行是串行

　　　　　　3.整个过程都是人参与的

　　第三代计算机（******）

　　　　并发：多个任务看起来是同时运行

　　　

　　　　多道技术==》并发

　　　　　　1.空间上的复用：多道程序在运行前先必须加载到内存中

　　　　　　2.时间上的复用：多个任务复用凑的时间片，通俗的讲就是CPU在多个程序之间来回切换　　

　　　　　　什么时候切换呢？
　　　　　　　　I：当一个任务遇到IO，肯定要切换-》提升效率
　　　　　　　　II：一个任务没有遇到IO但是占用CPU时间过长，也要切换=》降低效率



　　　　　　ps：多个进程的内存空间是互相隔离的，而且是物理隔离

　　　　　　分时操作系统CTTS：多用户多任务
　　　　　　　　应用多道技术来实现多个任务的并发的运行