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

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。

(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。

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

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：

• 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。