计算机的硬件简介,计算机基础之硬件简介(Day2)(示例代码)
(一)操作系統
1.含義:協調,控制和管理計算機硬件系資源和軟件資源的控制程序。位于計算機硬件和軟件之間,本質上也是個軟件程序,但不同于一般的軟件。
2.組成:2部分。由操作系統的內核和系統調用2部分組成。操作系統的內核,運行于內核態,管理硬件資源;系統調用,運行于用戶態,為軟件應用程序提供系統調用接口。
3.作用:一是為軟件程序提供接口即系統調用;二是將應用程序對計算機硬件資源的競態請求有序化即有序合理分配硬件資源。
4.特點(與一般軟件程序比較):大型(linux或windows的源代碼有五百萬行數量級);長壽(操作系統使用時間長,不斷更新一直沿用)
5.多道技術或者多路復用:
空間上的復用:將內存分為幾部分,每個部分放入一個程序,這樣,同一時間內存中就有了多道程序。多個程序的內存由操作系統分配控制,程序之間是隔離的。
時間上的復用:由于內存中的軟件程序多了,CPU運行的程序也就多了(CPU運行不同程序切換很快整體上感覺CPU運行快了),即CPU的使用率也就提高了。
6.幾種系統:
UNIX:最穩定的系統。為了使程序能在任何版本的unix上運行,IEEE提出了一個unix標準,即posix(可移植的操作系統接口 portable operating system interface)
LINUX:誕生于1987年,開源系統,多用于服務器,系統中可以從硬盤上虛擬內存即swap(一般是內存的1到2倍)。
(二)網絡協議
計算機之間的連接交互需要統一的標準,互聯網的本質就是一系列的協議,總稱為‘互聯網協議’(Internet Protocol Suite)。
互聯網協議按照功能不同分為osi七層或tcp/ip五層或tcp/ip四層如下圖。最上為應用層也最靠近用戶,每層都依靠下一層,越往下層越是靠近硬件。各層有相應的協議;
我們從一般常用的五層結構來看:
1.物理層:完成計算機之間的物理連接,電纜,光纖,雙絞線,無線電波;主要是基于電器特性發送高低電壓(電信號),高電壓對應數字1,低電壓對應數字0;
2.數據鏈路層:以太網協議ethernet為標準,對物理層發來的電信號統一規范;
ethernet規定:(1)一組電信號構成一個數據包,叫做‘幀’;(2)每一數據幀分成:報頭head和數據data兩部分
head包含:(固定18個字節):發送者/源地址,6個字節;接收者/目標地址,6個字節;數據類型,6個字節
data包含:(最短46字節,最長1500字節):數據包的具體內容
head長度+data長度=最短64字節,最長1518字節,超過最大限制就分片發送
head中包含的源地址和目標地址由來:ethernet規定接入internet的設備都必須具備網卡,發送端和接收端的地址便是指網卡的地址,即mac地址
3.網絡層:IP協議,標識計算機所在的網絡地址;計算機不在同一子網依靠IP地址,在同一子網依靠mac地址;
4.傳輸層:通過IP可以找到計算機所在的子網,通過mac地址可以找到子網中的主機,但在主機上有好多應用程序,將信號發給哪一個軟件程序尼?答案就是端口,端口即應用程序與網卡關聯的編號。
傳輸層就是建立端口到端口的通信(端口范圍0-65535,0-1023為系統占用端口)。有TCP和UDP協議來規范。
(1)TCP協議:可靠傳輸,TCP數據包沒有長度限制,理論上可以無限長,但是為了保證網絡的效率,通常TCP數據包的長度不會超過IP數據包的長度,以確保單個TCP數據包不必再分割。
(2)UDP協議:不可靠傳輸,”報頭”部分一共只有8個字節,總長度不超過65,535字節,正好放進一個IP數據包。
5.應用層:規定應用程序的數據格式,例如TCP協議可以為各種各樣的程序傳遞數據,比如Email、WWW、FTP等等。那么,必須有不同協議規定電子郵件、網頁、FTP數據的格式,這些應用程序協議就構成了”應用層”。
(三)socket:我們開發的軟件程序要運行和外界聯系,開發的時候就要考慮到軟件是否滿足各種通信協議,要一項一項與各種協議核對么?不用,我們有socket.
我們經常把socket翻譯為套接字,socket是在應用層和傳輸層之間的一個抽象層,它把TCP/IP層復雜的操作抽象為幾個簡單的接口供應用層調用已實現進程在網絡中通信。socket起源于UNIX,在Unix一切皆文件哲學的思想下,socket是一種"打開—讀/寫—關閉"模式的實現,服務器和客戶端各自維護一個"文件",在建立連接打開后,可以向自己文件寫入內容供對方讀取或者讀取對方內容,通訊結束時關閉文件。
總結
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