第一章：计算机硬件与组成原理基础

一、计算机理论

　　1、图灵机理论

1936年，阿兰.图灵提出了一种数学上的抽象计算机模型。这个模型称之为图灵机，并在数学上验证了其理论上的可能性，现在所有的计算机运行原理都符合图灵机的运作原理，图灵也因为在计算机上的巨大成就，被成为计算机科学之父，人工智能之父。计算机科学界的最高奖项也称为*图灵奖*，也称为计算机界的*诺贝尔奖*。

 

　　2、冯·诺依曼体系

1946年，冯·诺伊曼提出计算机在工程上被实现的可能性，并给出了一个完整的计算机组成结构，也称之为冯·诺依曼结构。鉴于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起的关键性作用，他被西方人称为*计算机之父*。

二、计算机硬件分类

根据冯·诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

　　·把需要的程序和数据送至计算机中。

　　·必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

　　·能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理能力。

　　·能够跟据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

　　·能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述功能，计算机必须具备的五大基本组成部件，包括：

　　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的协调工作。

　　2、运算器：实现算术运算和逻辑运算的部件。

　　3、存储器：是计算机用来存放数据和程序的记忆部件。它的基本功能是按照指定的地址（写）入或者取（读）出信息。计算机中的存储器可分成两大类：一类是内存存储器，简称内存或者主存；另一类是外存储（辅助存储器），简称外存或辅存。存储器由若干哥存储单元组成，每个存储单元都有一个地之一，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称为存储容量，单位有B、KB、MB、GB、TB等。

存储器：
　　硬盘
　　RAM
　　　　内存条
　　ROM
　　　　BIOS
　　NVRAM
　　　　CMOS

　　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。外存储也当作一种输出设备。

注：

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
输入设备是耳朵或者眼睛或者嘴巴，负责接收外部的信息存入内存
输出设备是你的脸部，负责经过处理后输出结果
以上所有的设备都通过总线连接，总线相当于人的神经

三、运维与服务器

　　1、运维人员的核心职责

　　　　网站数据不能丢.

　　　　网站7*24小时运行.

　　　　提升用户体验-----访问快.

　　2、运维人员工作的主战场之服务器

　　　　1.什么是服务器?

　　　　　　服务器,是提供计算机服务的设备.由于服务器需要响应服务请求,并进行处理,因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力.服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

　　　　2.服务器的尺寸

　　　　　　1U服务器（U表示服务器的厚度），1U=1.75英寸=4.445cm=4.45cm

　　3、服务器按外形分类

　　　　1、机架式服务器

　　　　　　机架式服务器的外形看不像计算机，而像抽屉，有1U、2U、4U等规格。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。这种结构的多为功能型服务器。

　　　　

 

　　　　2、刀片服务器

　　　　　　刀片服务器（准确的说应该叫刀片式服务器）是指在标准高度的机架式机箱内可插多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。他们可以通过“板载”硬盘启动自己的操作系统，如Windows NT/2000、linux等，类似于一个个独立的服务器，在这种模式下，每一块母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有联系，因此相较于机架式服务器和机柜式服务器，单片母板的性能较低，不过管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，并同时共享资源，为相同的用户群服务。在集群中插入新的“刀片”，就可以提高整体性能，由于每块“刀片”都是热插拔的，所以，系统可以轻松的进行替换，并且将维护时间减少到最小。　　

　　　　　　

 

 

　　　　3、塔式服务器-更强壮的计算机

　　　　　　塔式服务器（Tower Server）应该是最容易理解的一种服务器结构类型，因为它的外形以及结构都跟立式PC差不多，当然由于服务器的主板扩展性较强、插槽也多出一堆，所以个头比普通主板大一些，因此塔式服务器的主机机箱也比标准的ATX机箱更大，一般都会预留足够的内部空间以便日后进行硬盘和电源的冗余扩展。但这种类型的服务器也有不少的局限性，在需要采用多台服务器同是工作以满足较高的服务器应用需求时，由于个体大，占用空间多，也不方便管理，便显得很不合适。

　　　　　　

 

 

四、互联网公司的服务器品牌、

　　DELL（大多数公司常用）

　　HP

　　华为

　　IBM（百度）

　　浪潮

　　联想

　　.......

　　

 

 

五、服务器品牌详解及对应型号

　　1、Dell服务器品牌

六、服务器（电脑）核心零部件介绍

　　1、机箱：作为电脑配件中的一部分，它起的主要作用是放置和固定各电脑配件，起到一个承托和保护的作用，此外，电脑机箱具有屏蔽电磁辐射的重要作用。虽然在DIY中不是很重要的配置，但是使用质量不良的机箱容易让主板和机箱短路，使电脑系统变得很不稳定。

　　　　

 

 　　　　

 

 

 

　　2、电源

　　　　功能：保障电脑的电源供应。

　　　　作用：一个合格的电源对电脑的作用是至关重要的，电源犹如人体的心脏，随时提供新鲜的血液，即使在聪明的头脑或在敏捷的身手也离不开电源，劣质的电源不仅直接影响电脑的正常使用，对主板、显卡等其他配件造成损害，而且这种电源所产生的电磁辐射，对人体也构成了潜在的威胁。在服务领域，电源的作用更加重要，因此，服务器一般都是提供双电源（双冗余电源）。

　　　　

 

 　　　　

 

 

　　3、主板

　　　　主板和cpu都是电脑中最关键的部件。

　　　　所有的板卡必须通过主板发挥作用，主板性能和质量的好坏直接影响到整个系统。

　　　　电脑的主板按不同的架构标准和各种不同的主要部件、接口组合而成。

　　　　

 

 

　　4、CPU

　　　　功能：也就是负责运算和控制的控制中心，是电脑的最关键部位，是计算机的头脑。

　　　　作用：相当于人的大脑一样，在计算机中进行的任何操作（数据的输入、存储、程序的运行、屏幕的显示、结果的打印）都在CPU的控制下完成。CPU比计算机中任何部件都更能决定计算机的工作速度和效率。

　　　　双CPU时，只能同时装同一型号的。

　　　　

 

 　　　　

 

 

　　5、CPU风扇

　　　　功能：为CPU降温。

　　　　作用：如果一开机CPU的温度就很高，时间长了搞不好就是一缕黑烟。然后你上千元的CPU就完了，所以选一个好的风扇是十分重要的。

　　　　

 

 　　　　　　

 

 

　　6、硬盘

　　　　功能：硬盘简单的说就是大容量存储器，存储视频，文本，音频等各种数据，成为现代电脑不可缺少的配件。

　　　　作用：由于计算机在工作时，CPU、输入输出设备与存储器之间需要大量的交换数据，因此，存储的存取速度和容量，也是影响计算机运行速度的主要因素之一。特别是在服务器优化场景，硬盘的性能是决定网站的性能的重要因素。

　　　　硬盘应用：

　　　　　　SATA > SAS >SSD

　　　　　　自用使用SATA   7200转

　　　　　　业务使用SAS     15000转

　　　　　　热点数据（小数据）SSD

　　　　

 

 　　　　

 

 

　　7、内存

　　　　功能：内存是电脑的一个临时存储器，它只负责电脑数据中的中转而不能永久保存。它的容量和处理速度直接决定了电脑数据传输的快慢，和CPU、硬盘一起并称电脑三大件。

　　　　作用：内存是CPU能够直接访问的存储器，CPU从内存中读取指令操作和数据，又把运算处理结果送回内存。

　　　　总结：

　　　　　　.解决了CPU与硬盘之间速度的差距问题。

　　　　　　.内存是一个临时存放地点，使用的时候才会放入到内存中。

　　　　　　.断电后内存中内容消失。

　　　　　　　　台式机内存：

　　　　

 　　　　　　服务器内存：

 　　　　　　

 

 

　　　　　　　笔记本内存：

缓存小结：　

 

 

计算机各级设备IO对比

 

 　　io input/output 输入输出 读写

        iops input/output per second 每秒的输入输出

　　1s=1000ms (毫秒) = 1000000us（微秒） = 1000000000ns （纳秒）、

　　

 

 

　　8、Raid卡（阵列卡）

　　　　磁盘阵列（Disk Array）是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接，使多个硬盘的读写同步，减少错误，增加效率和可靠度的技术。

　　　　raid卷：raid0、raid1、raid5、raid10

　　　　

 

 　　　　

　　9、远程管理卡

　　　　远程管理卡是安装在服务器上的硬件设备，提供一个以太接口，使它可以连接到局域网内，提供远程访问。这种远程管理基于BMC（底板管理控制器），由集成在管理卡上的系统微处理器负责监测和管理操作系统之外的服务环境和状态。它既不会占用服务器系统资源，也不会影响服务器系统的运行。

　　　　

 

 　　　　使用场景：

　　　　　　远程安装操作系统

　　　　　　　　登录远程管理卡管理界面，用控制卡上的虚拟介质映射功能把自己电脑上的ISO文件或者物理光驱投递给机房里服务器。

　　　　　　电源控制功能

　　　　　　　　远程登录管理界面，进行开机、关机、重启。

　　　　　    检查服务器硬件状态

　　　　　　　　监控风扇、电池、CPU、内存、磁盘等硬件设备的状态。

　　10、企业级服务器应用

1、常规正式工作场景（线上的生产环境，给客户/用户用）主选SAS（结合SATA和SCSI的优点）硬盘（转速是15000转/分，机械磁盘转速高的性能好）。
2、比较核心的业务SAS
    生产环境==》以及对外提供服务的环境
3、不对外提供访问的服务器（自己人用的），例如：线下数据备份，可选SATA（7200或10000转/分）。
4、高并发访问，小数据量，可选择SSD。

　　

七、计算机常用的计数制

　　1、十进制

　　　　0、1、2、3、4、5、6、7、8、9

　　2、二进制

　　　　0、1

　　3、八进制

　　　　0、1、2、3、4、5、6、7

　　4、十六进制

　　　　0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F

八、计算机中数据的表示

　　比特：bit

　　字节：byte

　　1byte(B) = 8bit

　　1MB = 1024KB

　　1GB = 1024MB

　　1TB = 1024GB

　　1PB = 1024TB

　　1EB = 1024PB

九、企业案例

　　案例：提升用户体验的网站解决方案

　　　　门户（大网站）极端案例：大并发写入案例（抢红包、微博）

　　　　高并发、大数据量写数据：会把数据先写到内存，积累到一定的量后，然后再定时或定量写到磁盘（减轻磁盘的压力，减少磁盘IO Input/Output磁盘的输入/输出 磁盘读写），最终还是会把数据加载到内存中在对外提供访问。

　　　　

 

 

十、企业面试题