计算机基础知识（上）（硬件篇）

1.计算机发展

1.1 计算机简介

计算机（Computer）：俗称电脑，是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序对海量数据进行自动、高速地处理，然后把处理结果输出的现代化智能电子设备。
计算机有很多形式，比如：生活中常见的家用电脑，笔记本，智能手机，平板电脑等，还有生产环境中提供重要业务支撑的各种服务器（Server），都算是计算机。其中一个完整的计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分组成。
在桌面菜单，找到 运行（或者win+r），输入cmd，回车，再输入 systeminfo 即可查看自己电脑的一些配置信息。

1.2 计算机的发展

计算机发展历史：

第一代计算机(1946-1957) —— 电子管时代
第二代计算机(1958-1964) —— 晶体管时代
第三代计算机(1965-1970) —— 集成电路时代
第四代计算机(1971以后) —— 大规模集成电路时代

冯·诺依曼体系结构

1946年美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序
处理的数据用同样的方式储存。冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是：

数字计算机的数制采用二进制，bit 位, byte（字节）， 1 byte =8 bit
计算机应该按照程序顺序执行
计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分

2.计算机分类

2.1 按规模分

超级计算机：Super Computer，又称巨型计算机，应用于国防尖端技术和现代科学计算中。巨型机的运算速度可达每秒百万亿次以上， “天河一号”为我国首台千万亿次超级计算机。
大型计算机：具有较高的运算速度，每秒可以执行几千万条指令，而且有较大的存储空间。往往用于科学计算、数据处理或作为网络服务器使用，如：IBM z13 mainframe
小型计算机：指采用精简指令集处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能64 位计算机。在中国，小型机习惯上用来指UNIX服务器。
微型计算机：指采用 X86 CPU 架构的PC服务器，中央处理器（CPU）采用微处理器芯片，体积小巧轻便，广泛用于商业、服务业、工厂的自动控制、办公自动化以及大众化的信息处理。

2.2 按功能分

按照功能，可分为服务器和客户机

服务器：即gongneng Server，计算机的一种，通常是网络中为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，服务器在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发布及数据管理等服务。
客户机：即 Client，向服务器提出请求，需要服务器为之提供相应的服务和支持的计算机。
服务器按应用功能可分为：
Web服务器、数据库服务器、文件服务器、中间件应用服务器、日志服务器、监控服务器、程序版本控制服务器、虚拟机服务器、邮件服务器、打印服务器、通讯服务器、ERP服务器等。
服务前外形分类
常见的PC服务器的三种外形：
1）塔式服务器

1.早期的服务器形式，目前较少使用
2.外形以及结构和平时使用的立式PC差不多
3.机箱空间大，主板扩展性较强，插槽较多
4.预留了足够的内部空间，以便日后进行硬盘和电源的冗余扩展，设计一般都考虑降噪。
5.设计一般都考虑降噪

2）刀片式服务器

密度更高的服务器，称为刀片服务器。这种服务器组成一组，放在一个框里面，可以整框使用。如图所示为整框的刀片服务器，其中竖条是计算单元，可以单独拿出来。
在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度，更高的密度，集中管理，高性能，灵活扩展，按需配置。
可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。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。

3）机架式服务器

按照统一标准设计，配合机柜统一使用，便于统计管理，高密度，节省空间，常用U为单位，1U=1.75英寸=44.45毫米，机箱尺寸比较小巧，在机柜中可以同时放置多台服务器。
机架式服务器的宽度为19英寸（48.26cm），厚度通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U几种标准的。
服务器机柜的尺寸也是采用通用的工业标准，如：宽度600mm,深度1000mm,高度2000mm（42U）是现阶段最主流的服务器。

3.服务器硬件

1）CPU

CPU：Central Processing Unit，即中央处理器。由控制器和运算器构成，是整个计算机系统中最重要的部分。

主频：CPU的主频相当于我们胳膊的肌肉（力量），主频越高，力量越大
核心：双核，4核，6核
线程：光有胳膊（核心）和肌肉（频率）是干不了活的，还必须要有手（线程）才行。它是利用特殊的硬件指令，把单个物理核心模拟成两个核心（逻辑核心），让每个核心都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高CPU的运行效率。
架构：CPU架构，目前没有一个权威和准确的定义，简单来说就是CPU核心的设计方案。目前CPU大致可以分为X86、IA64、RISC等多种架构，而个人电脑上的CPU架构，其实都是基于X86架构设计的，称为X86下的微架构，常常被简称为CPU架构。
缓存：在内存条的读写忙不过来的时候，CPU就可以把这部分数据存入缓存中，以此来缓解CPU的运算速度与内存条读写速度不匹配的矛盾，所以缓存是越大越好。

2）主板

主板（mainboard），安装在机箱内，是计算机最基本的也是最重要的部件之一。
主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件.

3）内存

内存是介于CPU 和外部存储之间，是CPU 对外部存储中程序与数据进行高速运算时存放程序指令、数据和中间结果的临时场所。
它的物理实质就是一组具备数据输入输出和数据存储功能的高速集成电路，内存是CPU能直接寻址的存储空间，由半导体器件制成。
内存的特点是存取速度快。
计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。

外存：硬盘，U盘，软盘，光盘

内存和外存的区别：

内存断电后数据丢失
外存断电后数据可以保存

DDR3与DDR4

DDR内存则是一个时钟周期内传输两次数据,能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器。

性能	DDR3	DDR4
传输速度	800到2133 MT / s	2133 MT / s到4266 MT / s
大小容量	512MB到24GB	2GB到128GB
功率	最大：1.5v/最小1.35v	最大1.2v/最小1.05v

4）硬盘

（1）机械硬盘HDD（Hard Disk Drive）

（2）固态硬盘SSD（Solid State Drives )

5）网卡

服务器都在主板上集成了网卡，传输速率为1Gbps，即千兆网卡。
特殊应用需要高端网卡，如光纤网卡，Infiniband网卡等，传输速率能达到10Gbps、20Gbps，即万兆网卡。

6）远程管理卡

远程管理卡ILO和内网的关系：在NCSI模式下的区别。
NCSI模式是什么？：NIC（Network Interface Card网卡）与IPMI（ILO)端口复用技术。

IPMI:智能平台管理接口（Intelligent Platform Management Interface）,IPMI支持远程监视，不需要计算机操作系统的许可,IPMI是在连接到主板或服务器的单独硬件上运行

NCSI模式下：两个网络共用一根物理网线，逻辑上是分开的两套网络，互不干扰。
非NCSI模式：并无关系，各自使用不同的物理网线。

dell 服务器的叫idarc口的固定地址为 https://192.168.0.120 用户名：root 密码：calvin

若无固定的管理口可以自行设置但是需要重启服务器慎重操作。

将笔记本电脑的地址改为同一网段后，直接使用浏览器访问，可以查看相关的硬件日志等信息。

Tips：华为管理口的地址是192.168.1.100

7）阵列卡

Raid卡用来实现RAID的建立和重建，检测和修复多位错误，错误磁盘自动检测等功能。RAID芯片使CPU的资源得以释放，阵列卡把若干硬盘驱动器按照一定要求组成一个整体、由阵列控制器管理的系统。
阵列卡可以用来提高磁盘子系统的性能及可靠性。
支持的多种RAID级别，RAID 0，1，5等。
阵列卡提供缓存及电池保护。

raid0 原理：
存储：加快倍数和盘数量有关
读取：加快倍数和盘数量有关
无冗余功能

raid1 原理：
存储：速度不变
读取：2倍
冗余备份功能，只能坏一块

raid5原理：
最少三块硬盘，最多掉一块盘的数据
读写性能也提高了

4.机房

什么是IDC机房？

简单的说IDC（Internet Data Center）数据中心就是指大型机房。就是电信部门利用已有的互联网通信线路、带宽资源，建立标准化的电信专业级机房环境，为企事业单位、政府机构、个人提供服务器托管、租用业务以及相关增值等方面的全方位服务。

数据中心机房建设是一个系统工程，它由主机房（包括网络交换机、服务器群、存储器、数据输入、输出配线、通信区和网络监控终端等）、基本工作间（包括办公室、缓冲间、走廊、更衣室等）、第一类辅助房间（包括维修室、仪器室、备件间、存储介质存放间、资料室）、第二类辅助房间(包括低压配电、UPS电源室、蓄电池室、精密空调系统用房、气体灭火器材间等）、第三类辅助房间（包括储藏室、一般休息室、洗手间等）组成的。

1. 机柜
服务器机柜在机柜的深度、高度、承重等方面均有要求。高度有2.2米、2.0米、1.8米、1.6米、1.4米、1.2米、1米等高度；宽度为800mm、700mm或600mm三种；深度为800mm、900mm和1000mm三种。
固定导轨可拆卸导轨有的服务器会送你托架，有些是通用的，有些是同一厂商同一机型才能使用。

2. PDU

PDU主要功能：

（1）浪涌保护：最大耐冲击电流：20KA或更高。

（2）限制电压：≤500V或更低，通过专业检测后，可用作设备端精细电涌防护。

（3）报警保护：具有LED数字式电流显示与带报警功能的全程电流监控。

（4）滤波保护：带有精细滤波保护，输出超稳定的纯净电源。

（5）过载防护：提供两极超负荷保护，可有效防止过载所产生的问题。

（6）防误操作：PDU主控开关ON/OFF带保护栅，可防止意外关闭
。

3. 列头柜

列头柜从字面意义上就知道是位于一列机柜端头的柜子。其实列头柜只是一个比较形象的设备管理与分配机柜的定义，它的摆放位置很多情况下是位于一列机柜的一个端头，但实际上它可以位于一列机柜的任何位置上，甚至单独放置。

4. UPS蓄电池

ups是不间断电源供给（UPS即不间断电源）

UPS电源是许多机房的动力保证，保证了供电的连续性，保证了供电系统的安全性，UPS电源时刻发挥着重要的安全保障作用，蓄电池是UPS重要组成部分，蓄电池作为动力提供的最后保障，无疑是UPS电源中的最后一道保险，其质量的好坏直接关系到UPS是否正常工作。

有些大型企业比如三大运营商的数据中心会配有柴油发电机。

5. 空调系统