第一週 計算機組成及Linux基礎入門

第一週 計算機組成及Linux基礎入門

摘要

1、描述計算機組成及其功能。
2、描述羅列Linux的發行版，並描述不同發行版之間的聯繫和區別。
3、描述Linux的哲學思想，並按照自己的理解對其進行解釋。
4、說明Linux系統上命令的使用格式，詳細介紹ifconfig、echo、tty、startx、export、pwd、history、
      shutdown、poweroff、reboot、hwclock、date命令的使用，並配合相應的示例說明闡述。
5、如何在Linux系統上獲取命令的幫助信息，請詳細列出，並描述man文檔的章節是如何劃分。
6、請羅列Linux發行版的基礎目錄名稱命名法則及功能規定。

一、計算機的組成及其功能

計算機概念：

電子計算機，也叫做電腦（computer），是一種用於高速計算的電子計算機器，通過計算機，可以實現計算、存儲等功能電子計算機，也叫做電腦（computer）。

計算機組成結構：

計算機一般是由控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備 這五個部分組成。

1. 控制器(Control)：是整個計算機的中樞神經，其功能是對程序規定的控制信息進行解釋，根據其要求進行控制，調度程序、數據、地址，協調計算機各部分工作及內存與外設的訪問等。

2. 運算器(Datapath)：運算器的功能是對數據進行各種算術運算和邏輯運算，即對數據進行加工處理。

3. 存儲器(Memory)：存儲器的功能是存儲程序、數據和各種信號、命令等信息，並在需要時提供這些信息。

4. 輸入(Input system)：輸入設備是計算機的重要組成部分，輸入設備與輸出設備合你爲外部設備，簡稱外設，輸入設備的作用是將程序、原始數據、文字、字符、控制命令或現場採集的數據等信息輸入到計算機。常見的輸入設備有鍵盤、鼠標器、光電輸入機、磁帶機、磁盤機、光盤機等。

5. 輸出(Output system)：輸出設備與輸入設備同樣是計算機的重要組成部分，它把外算機的中間結果或最後結果、機內的各種數據符號及文字或各種控制信號等信息輸出出來。微機常用的輸出設備有顯示終端CRT、打印機、激光印字機、繪圖儀及磁帶、光盤機等。

操作系統的功能：

    驅動程序
    進程管理
    安全
    網絡功能
    內存管理
    文件系統
    ......

二、Linux發行版簡介

發行版	特點
Ubuntu	安裝簡單，默認採用的GNOME桌面系統，並且Ubuntu採用自行加強的內核（kernel），安全性方面更上一層樓。並且，Ubuntu默認不能直接root登陸，必須從第一個創建的用戶通過su或sudo來獲取root權限。Ubuntu 的版本週期爲六個月，彌補了Debian 更新緩慢的不足。而且具有人 氣頗高的論壇提供優秀的資源和技術支持，固定的版本更新週期和技術支持，適於新手使用。
openSUSE	SUSE 是Novell 公司的著名Linux 發行版，自主開發的專業，易用的YaST 軟件包管理系也大受好評。SUSE 是一個非常專業、優秀的發行版，一向以華麗的用戶界面著稱。使用方便，也是當前最流行的版本之一，適於新手使用。
Debian	Debian 是迄今爲止，最遵循GNU 規範的Linux 系統。dpkg 是Debian 系列特有的軟件包管理工具，它被譽爲所有Linux 軟件包管理工具（比如RPM ） 最強大的！配合apt-get ，在Debian 上安裝、升級、刪除和管理軟件變得異常容易。Debian 具有優秀的網絡和社區資源，強大的apt- get ，許多發行版都是基於Debian 的，最有影響力的發行版之一。不過Debian 安裝相對不易，stable 分支的軟件極度過時，不適於新手使用。
Redhat	應該稱爲Redhat系列，包括RHEL(Redhat Enterprise Linux，也就是所謂的Redhat Advance Server，收費版本)、Fedora Core(由原來的Redhat桌面版本發展而來，免費版本)、CentOS(RHEL的社區克隆版本，免費)。Redhat應該說是在國內使用人羣最多的Linux版本，甚至有人將Redhat等同於Linux，而有些老鳥更是隻用這一個版本的Linux。所以這個版本的特點就是使用人羣數量大，資料非常多，言下之意就是如果你有什麼不明白的地方，很容易找到人來問，而且網上的一般Linux教程都是以Redhat爲例來講解的。Redhat系列的包管理方式採用的是基於RPM包的YUM包管理方式，包分發方式是編譯好的二進制文件。穩定性方面RHEL和CentOS的穩定性非常好，適合於服務器使用，但是Fedora Core的穩定性較差，最好只用於桌面應用

參考文檔：linux各個發行版的區別

三、Linux的哲學思想

1、一切皆文件
    把幾乎所有資源統一抽象爲文件形式；包括硬件設備，通信接口等。
2、由衆多功能單一的程序組成
    一個程序只做一件事，並做好。
       組合小程序完成複雜任務。
3、儘量避免和用戶交互
    目標：易於以編程的方式實現自動化任務
4、使用文本文件保存配置信息：

四、Linux系統上命令的使用格式

基礎命令格式：

    localhost ~]#COMMAND [OPTIONS] [ARGUMENTS]
                   命令     選項       參數
        選項：用於啓動或者關閉命令的某個或某些功能
           短選項：-c -a等多個短選項可以合併使用
           長選項：由兩個連字符和一些大小寫字母組合的單詞構成，如--word 或者--long 等
        參數：命令的作用對象（向命令提供數據），命令的參數可以有一個或者多個發起一命令：
        請求內核將某個二進制程序運行爲一個進程；
            程序 --> 進程
            靜態 --> 動態（有生命週期）
        命令本身是一個可執行的程序文件：二進制格式的文件，有可能會調用共享庫文件；
            多數系統程序文件都存放在：/bin, /sbin, /usr/bin, /usr/sbin，/usr/local/bin, /usr/local/sbin
            普通命令：/bin, /usr/bin, /usr/local/bin
            管理命令：/sbin, /usr/sbin, /usr/local/sbin
        共享庫：/lib, /lib64, /usr/lib, /usr/lib64, /usr/local/lib, /usr/local/lib64
            32bits的庫：/lib, /usr/lib, /usr/local/lib
            64bits的庫：/lib64, /usr/lib64, /usr/local/lib64
            注意：並非所有的命令都有一個在某目錄與之對應的可執行程序文件
        命令必須遵循特定格式規範：exe, msi, ELF(Linux)
            ~]# file /bin/ls
        命令分爲兩類：
            由shell程序的自帶的命令：內置命令(builtin)
            獨立的可執行程序文件，文件名即命令名：外部命令
        shell程序是獨特的程序，負責解析用戶提供的命令；
            環境變量：
                PATH：從哪些路徑中查找用戶鍵入的命令字符串所對應的命令文件；
                    ~]# echo $PATH
                    /usr/lib64/qt-3.3/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin
                    查找次序：自左而右；
            查看命令類型：
                type COMMAND
        OPTIONS：
            指定命令的運行特性；
        選項有兩種表現形式：
            短選項：-C, 例如-l, -d
                注意：有些命令的選項沒有-；
                如果同一命令同時使用多個短選項，多數可合併：-l -d = -ld
            長選項：--word, 例如--help, --human-readable
                注意：長選項不能合併；

            注意：有些選項可以帶參數，此稱爲選項參數；

終端介紹：

 1、物理終端：我們將顯示器、鍵盤鼠標直接連接在主機上的接口，這樣的終端稱爲物理終端，即本機自帶，我們也稱爲物理控制檯console表示/dev/console
 2、虛擬終端：系統會提供用戶6個虛擬終端，這些虛擬終端是附加在物理終端上的，用軟件方式虛擬實現的終端console默認啓用6個虛擬終端，可以通過快捷鍵進行切換，切換方式爲：Ctrl-Alt-F[1-6],表示：/dev/tty#
 3、圖形終端：附加在物理終端上，，用軟件方式虛擬實現的功能，但是額外會提供煮麪環境，切換方式:Ctrl-Alt-F7
 4、僞終端：圖形界面下打開的命令行接口，還有基於ssh協議或telnet協議等遠程打開的命令行界面，表示：/dev/pts/# 。查看當前的終端設備命令：tty COMMAND

交互式程序

    GUI：圖形化界面，基於X協議實現的窗口管理器
        Linux桌面系統是由：
            GNOME，KDE，XFCE
    CLI:命令行界面。對應的叫shell程序，用戶需要用過shell實現與系統的交互        
        shell程序版本: 
            sh,csh,ksh,bash,zsh
        獲取當前環境使用的shell：
            localhost ~]# echo $SHELL
        顯示當前系統使用的所有shell：
            localhost ~]# cat /etc/shells 

Linux基礎命令

• ifconfig

  語法:
  ifconfig [-v] [-a] [-s] [interface]
  ifconfig [-v] interface [aftype] options | address …
  作用：
  Unix-like系統中用於查看以及配置網絡接口設備的系統管理工具。其作用等同於ip addr,
  作用於類Unix系統中，用於配置、控制及查詢TCP/IP網絡接口的系統管理工具

~]# ifconfig -a
eno16777736: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.23.128  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.23.255
        inet6 fe80::20c:29ff:feb1:8e6b  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:b1:8e:6b  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 54896  bytes 5035691 (4.8 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 5394  bytes 678551 (662.6 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 0  (Local Loopback)
        RX packets 140  bytes 12252 (11.9 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 140  bytes 12252 (11.9 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

• echo

  語法：
  echo [SHORT-OPTION]… [STRING]…
  echo LONG-OPTION
  作用：
  回顯命令,用來將字符串輸出到終端上。它通常在shell腳本中使用，以將狀態信息輸出到屏幕或文件中
  參數：
  -n 不要在最後自動換行
  -e 若字符串中出現以下字符，則特別加以處理，而不會將它當成一般
  文字輸出：
  \a 發出警告聲；
  \b 刪除前一個字符；
  \c 最後不加上換行符號；
  \f 換行但光標仍舊停留在原來的位置；
  \n 換行且光標移至行首；
  \r 光標移至行首，但不換行；
  \t 插入tab；
  \v 與\f相同；
  \ 插入\字符；
  \nnn 插入nnn（八進制）所代表的ASCII字符；
  –help 顯示幫助
  –version 顯示版本信息

[root@localhost ~]# echo -n helloworld
helloworld[root@localhost ~]# echo helloworld
helloworld

參考文檔:echom命令詳解

• tty

  語法：
  tty [OPTION]…
  作用：
  查看當前終端對應的設備

• startx

  語法：
  startx(參數)
  作用：
  用來啓動X Window，實際上啓動X Window的程序爲xinit。

• export

  語法：
  BASH BUILTIN COMMANDS
  作用：
  設置或顯示環境變量。
  參數：
  -f：代表[變量名稱]中爲函數名稱。
  -n：刪除指定的變量。變量實際上並未刪除，只是不會輸出到後續指令的執行環境中。
  -p：列出所有的shell賦予程序的環境變量。
  參考文檔:linux export 的作用

• pwd

  語法：
  pwd [OPTION]…
  作用：
  以絕對路徑的方式顯示用戶當前工作目錄
  參數：
  一般情況下不帶任何參數，如果目錄是鏈接時：
  -P：顯示出實際路徑，而非使用連接（link）路徑。
  –help：顯示幫助信息
  –version：顯示版本信息

[root@localhost ~]# pwd -P
/root
[root@localhost ~]# pwd
/root

參考文檔:每天一個linux命令（3）：pwd命令

• history

  語法：
  BASH BUILTIN COMMANDS
  作用：
  用於顯示指定數目的指令命令,讀取歷史命令文件中的目錄到歷史命令緩衝區
  系統在關閉後會將現有history內容保存在文件~/.bash_history
  系統默認保留1000條
  參數：
  -c：清空當前歷史命令
  -a：將歷史命令緩衝區中命令寫入歷史命令文件中
  -r：將歷史命令文件中的命令讀入當前歷史命令緩衝區
  -w：將當前歷史命令緩衝區命令寫入歷史命令文件中
  n：打印最近n條歷史命令（n爲數字）
  參考文檔:Linux基礎知識之history的詳細說明

• shutdown

  語法：
  shutdown [OPTIONS…] [TIME] [WALL…]
  作用：
  用於安全的關閉/重啓計算機
  參數：
  - k 不執行任何關機操作，只發出警告信息給所有用戶
  - r 重新啓動計算機 ，相關重啓操作命令有shutdown -r ,reboot,init 1等
  - h 關機並徹底斷電,等同於halt,相關關機操作命令有halt，shutdown -h now,poweroff,init 0等
  - f 快速關機且重啓動時跳過fsck
  - n 快速關機不經過init程序
  - c 取消之前的定時關機
  time：
  - now 馬上
  - hh:mm 具體時間
  +0 幾分鐘後執行操作
  wall：廣播信息至所有用戶都能看見
  /]# shutdown -r +15 “15分鐘後將重啓機器”

• poweroff

  語法：
  poweroff [OPTIONS…]
  作用：
  用於安全的關機
  參數：
  -n：關閉操作系統時不執行sync操作
  -w：不真正關閉操作系統
  -d：關閉操作系統時，不將操作寫入日誌文件 \
  -f：強制關閉系統
  -i：關閉系統之前關閉所有的網絡接口
  -h：關閉操作系統之前將系統中所有的操作設置爲備用模式

• reboot

  語法：
  reboot [OPTIONS…]
  作用：
  用於安全的重啓
  參數：
  -d：重新開機時不把數據寫入數據文件/var/tmp/wtmp
  -f：強制重新開機，不調用shutdown指令的功能
  -i：在重開機之前，先關閉所有網絡界面
  -n：重開機之前不檢查是否有未結束的程序
  -w：僅做測試，並不真正將系統重新開機，只會把重開機的數據寫入/var/log目錄下的wtmp記錄文件

• hwclock

  語法：
  hwclock [function] [option…]
  作用：
  顯示與設定硬件時鐘。在Linux中有硬件時鐘與系統時鐘等兩種時鐘。硬件時鐘是指主機板上的時鐘設備，也就是通常可在BIOS畫面設定的時鐘。系統時鐘則是指kernel中的時鐘。當Linux啓動時，系統時鐘會去讀取硬件時鐘的設定，之後系統時鐘即獨立運作。所有Linux相關指令與函數都是讀取系統時鐘的設定。
  參數：
  –adjust 　hwclock每次更改硬件時鐘時，都會記錄在/etc/adjtime文件中。使用–adjust參數，可使hwclock根據先前的記錄來估算硬件時鐘的偏差，並用來校正目前的硬件時鐘。
  –debug 　顯示hwclock執行時詳細的信息。
  –directisa 　hwclock預設從/dev/rtc設備來存取硬件時鐘。若無法存取時，可用此參數直接以I/O指令來存取硬件時鐘。
  –hctosys 　將系統時鐘調整爲與目前的硬件時鐘一致。
  –set –date=<日期與時間> 　設定硬件時鐘。
  –show 　顯示硬件時鐘的時間與日期。
  -s –systohc 　將硬件時鐘調整爲與目前的系統時鐘一致。
  –test 　僅測試程序，而不會實際更改硬件時鐘。
  –utc 　若要使用格林威治時間，請加入此參數，hwclock會執行轉換的工作。
  –version 　顯示版本信息。
  以硬件爲準，把系統調整爲與硬件時間相同
  ~]# hwclock -s –hctosys
  以系統爲準，把硬件時間調整爲與系統一致
  ~]# hwclock -w –systohc

• date

  語法:
  date [OPTION]… [+FORMAT]
  date [-u|–utc|–universal] [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]
  作用：
  date 可以用來顯示或設定系統的日期與時間
  參數(常用）：
  -d<“字符串”>：顯示字符串所指的日期與時間
  -s<“字符串”>：根據字符串設置的日期與時間
  %F：年月日
  %T：小時分鐘秒
  %Y：年
  %m：月
  %d：日
  %H：小時（24小時進制）
  %S：秒
  %s：秒（從1970-01-01 00:00:00 開始到命令執行那一刻的秒數 unix元年）

  日期書寫格式：
  date [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]
  ~]# date -s ‘2017-10-12 17:26:00’

[root@localhost ~]# date +%F
2017-11-29
[root@localhost ~]# date +%T
10:46:30
[root@localhost ~]# date +"%F %T"
2017-11-29 10:46:48

參考文檔:每天一個linux命令（37）：date命令

五、Linux獲取命令的幫助信息

內建命令與外部命令

內建命令：help COMMAND
    語法：help(選項)(參數)
    作用：用於顯示shell內部命令的幫助信息
    參數：-s：輸出短格式的幫助信息。僅包括命令格式 
外部命令： man COMMAND
    語法： man(選項)(參數)
        SECTION：
                    NAME：功能性說明
                    SYNOPSIS：語法格式
                    DESCRIPTION：描述
                    OPTIONS：選項
                    EXAMPLES：使用示例
                    AUTHOR: 作者
                    BUGS: 報告程序bug的方式
                    SEE ALSO: 參考
                    ...
        SYNOPSIS: 
                    []：可選內容；
                    <>：必須提供的內容；
                    a|b|c：多選一；
                    ...：同類內容可出現多個；
   作用：可以使用man手冊獲取幫助

man使用手冊：

壓縮格式的文件，有章節之分（共8個章節）
/usr/share/man，man1,man 2 ...................
    1、用戶命令：
    2、系統調用：
    3、C庫調用：
    4、設備文件及特殊文件
    5、文件格式：(配置文件說明)
    6、 遊戲使用說明
    7、雜項
    8、管理工具和守護進程         

man手冊查看方法/快捷鍵：

空格鍵：向文件尾部翻一頁
B鍵 ：  向文件首部翻一頁
CTRL+D ：向文件尾部翻半頁
CTRL+K  ：向文件首部翻半頁
ENTER：  向文件尾部翻一行
K建：向文件首部翻一行
G鍵：跳轉至全文最後一行
#G： 跳轉至制定行  ，eg：2G,3G
1G：跳轉文件首行
文本搜索功能：
    /keyword  ：從文件首部向文件尾部依次查  或者  ?leyword  :從文件尾部向文件首部依次查找
    keyword   換成需要查找的文件，n/N上下查找 ，查找時不區分大小寫
    n:與查找命令方向相同
    N：與查找命令方向相反
    退出查找：q

六、Linux發行版的基礎目錄名稱命名法則及功能規定

FHS：文件系統層級結構標準

目錄	用途
/bin	所有用戶可用的基本命令程序文件
/sbin	供系統管理員使用的工具程序
/boot	引導加載器所依賴的靜態文件，一般有內核、initramfs、prub等，開機後該目錄無用，下次重啓會再次啓動
/dev	存儲特殊文件、設備文件，設備有兩種類型 字符設備（線性設備） 塊設備（隨機設備）
/etc	存放系統程序的配置文件
/home	普通用戶的家目錄的集中位置，層級結構 /home/USERNAME 一般每個普通的家目錄認爲此目錄下能與用戶名同名的子目錄
/root	管理員家目錄
/lib	共享庫文件和內核模塊 爲系統啓動和根文件系統上的應用程序（/bin /sbin） 提供共享庫，以及爲內核提供內核模塊。libc.so.* 動態連接的C庫，ld* 運行時鏈接器/加載器，modules 用於存儲內核模塊的目錄
/lib64	64位系統特有的存放64位共享庫的路徑
/media	便攜性設備掛載點 。比如cdrom ，floppy等
/mnt	其他文件系統臨時掛載點
/opt	附加應用程序/第三方程序的安裝位置，可選路徑
/srv	當前主機爲服務提供的數據
/tmp	爲那些會產生臨時文件的程序提供用於存儲臨時文件的目錄，供所有用戶執行寫入操作，有特殊權限
/usr	全局共享只讀數據路徑文件
/var	存儲經常發生變化的數據的目錄
/proc	基於內存的虛擬文件系統，用於爲內核及進程存儲其相關信息 ，他們多爲內核參數
/sys	sysfs虛擬文件系統提供一種比proc更爲理想的訪問內核數據的途徑，其主要作用在於爲管理linux設備提供一種統一模型的接口

文件名使用法則：

 1、嚴格區分字符大小寫：file1 File1 FILE1 並不是一個文件
 2、目錄也是文件，在同一路徑下，兩個文件不能同名
 3、支持使用除”/“以外的任意字符；
 4、最長不得超過255個字符