1、电子计算机：
1.1、电子计算机是由硬件构成的：
生活中常见的家用电脑，笔记本电脑，智能手机，平板电脑等，还有信息企业生产环境中提供重要业务支撑的各种服务器（Server），包括交换机、路由器、防火墙等等现代化智能设备都算是电子计算机。
电子计算机其所有，其实都只是硬件，电子计算机就是由不同层次、不同结构的硬件组装起来的一个电子设备。
通常所说的硬件是从宏观来看，一个大的硬件模块、硬件部件、硬件设备。
而通常所说的软件，其本质同样也是硬件，只不过不容易被看见，它是计算机内部的由导体线路、电容、电阻、电感、变压器、半导体、保存电磁信号状态的磁片磁卡或磁盘，等等电子构件、电子元器件所构成的电路系统，其实也就是通常所说的硬件内部的微观硬件结构，所以其实没有软件，所有都是硬件。所谓软件运行，其实根本就是硬件在运行，是硬件可以以不同的方式和层次结构运行，从而显现出了不同的“软件”而已。为什么明明所有都是硬件，人们却喜欢抽象一个软件的概念出来呢？这是因为硬件内部的微观硬件结构确实不能被人看见，他明眼看不见，就认为计算机的运行就好像是一个独立于硬件的存在，如此不求甚解地设立了这个软件的概念，这说明大多数的人都不喜欢动脑筋深究事物的本质，而是浮于迷惑于事物的表象无法自拔，沉浸在自己假设的虚幻的概念中。

1.2、电子计算机硬件构成概述：
电子计算机是由下面的硬件组合而成的：
㈠、主板（主板是一个很复杂的硬件，上面集成了许多的电子元器件（包括BIOS芯片、南北桥芯片、显卡、键盘控制芯片、鼠标控制芯片、声卡、网卡、RAID卡、磁盘、远程管理卡（BMC）、晶振、时钟芯片、纽扣电池、电源转换器、指示灯、各种电容、电阻、电感、二极管等等，其实CPU、内存也算）、主板上还有许多的电子插座和电子接口、可能还连接有电线，主板中由绝缘塑料和线状的金属电导体线路所构成的连通为一体的印刷电路也很复杂和精细）
㈡、CPU
㈢、内存条
㈣、显示设备（依照电磁信号显示图象的硬件设备）
㈤、鼠标键盘（向主板电路系统当中设置电磁信号的硬件设备）
㈥、散热器（比如风扇）
㈦、机箱、机壳
㈧、各种电子连线（比如连接显示器的HDMI线，网线，鼠标键盘连线，电源线等）

1.2.1、CPU：
CPU的指令集：
所谓CPU指令集其实就是CPU内部的硬件微观结构而已。
有CISC（复杂指令集）的CPU和RISC（精简指令集）的CPU
在CISC的CPU中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。CISC的指令系统庞大，功能复杂，指令格式、寻址方式多；执行速度慢；难以优化编译，编译程序复杂； 无法并行；无法兼容。大约20%的指令占据了80%的处理器时间。其余80%指令使用频度只占20%的处理机运行时间。
由此CISC生产厂商长期致力于复杂指令系统的设计，实际上是在设计一种难得在实践中用得上的指令系统的处理器，同时，复杂的指令系统必然带来结构的复杂性．这不但增加了设计的时间与成本还容易造成设计失误。
因为CISC架构的CPU存在上面的问题，于是产生了RISC架构的CPU，它是图灵奖得主John L. Hennessy和David A. Patterson对行业的重大贡献，由加州大学伯克利分校于1980年发布，其基本思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令，使其实现更容易，指令并行执行程度更好，此称为精简指令集RISC(Reduced Instruction Set Computing）。精减指令集其风格是强调计算机结构的简单性和高效性,其特点是所有指令的格式都是一致的，所有指令的指令周期也是相同的，支持并行，并且采用流水线技术。当需要完成复杂任务时，就由多个指令组合来实现。常用的精简指令集微处理器包括：ARM、RISC-V、MIPS、PA-RISC、PowerArchitecture(包括PowerPC)、DECAlpha和SPARC等。当前全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构，当前最先进的华为的海思麒麟990 CPU，高通的骁龙865 CPU，苹果的A13 CPU也都属于ARM架构。ARM可以说是目前世界上使用最广泛的CPU架构了。
当前CPU的两大架构是CISC（复杂指令集）和RISC（精简指令集），x86是CISC的代表架构，占领了95%以上的桌面计算机和服务器市场。Arm作为RISC的一种，在智能手机、可穿戴设备等移动处理器市场占领主要地位，针对物联网、5G、AI新兴领域的应用，RISC-V和MIPS两大精简指令集架构再次登上历史舞台。
POWER 架构
由IBM设计，POWER系列微处理器在不少IBM服务器、超级计算机、小型计算机及工作站中，广泛使用。
按照CPU体系架构来区分，服务器主要分为两类：
x86服务器：采用CISC（复杂指令集）架构服务器，即通常所讲的PC服务器，它是基于PC机体系结构，使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片的服务器。目前主要为intel的Xeon E3，E5，E7系列，价格相对便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高
非x86服务器：采用RISC（精简指令集）或EPIC（并行指令代码） 处理器，主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器，CPU主要有IBM的Power PC、MIPS的MIPS、SUN的Sparc、Compaq的Alpha、HP的PA-RISC、Intel研发的EPIC安腾处理器等。这种服务器价格昂贵，体系封闭，但是稳定性好，性能强，主要用在金融、电信等大型企业的核心系统
微处理器
1971年11月15日，Intel公司的工程师特德·霍夫发明了世界上第一个微处理器—4004，这款4位微处理器虽然只有45条指令，而且每秒只能执行5万条指令，性能很低，但它的集成度却要高很多，一块的重量还不到一盅司

CPU主频
CPU主频是CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)，是CPU运算时的工作的频率（1秒内发生的同步脉冲数）的简称。单位是Hz。一般说来，主频越高，CPU的速度越快，由于内部结构不同，并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。

CPU的高速缓存
高速缓存（cache）：高速交换的存储器。CPU缓存分为一级，二级，三级缓存，即L1，L2，L3

1.2.2、硬件：内存条
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
与之相对应的还有外存：硬盘，U盘，软盘，光盘
内存和外存的区别：
内存速度快，价格高，断电后数据丢失
外存速度慢，价格相对低廉，断电后数据可以保存
内存带宽：
内存带宽是指内存与北桥芯片之间的数据传输率，B byte 字节 b bit位
单通道内存控制器一般都是64-bit的，8个二进制位相当于1个字节，换算成字节是64/8=8，再乘以内存
的运行频率，如果是双通道内存就要再乘以2
计算公式： 内存带宽=内存总线频率×数据总线位数/8
范例：
单通道DDR（Double Data Rate双倍速率）内存带宽计算
DDR4-4000：4000MHz64bit/8=32000MB/S=32GB/S
DDR4-3600：3600MHz64bit/8=28800MB/S
双通道：
DDR4-4000：4000MHz64bit2/8=64000MB/S

1.2.3、磁盘
常见的磁盘接口种类：
IDE：Integrated Drive Electronics，电子集成[驱动器，早期家用电脑常用接口
SCSI：Small Computer System Interface，小型计算机系统接口，早期的服务器常用接口
SATA：Serial ATA （Advanced Technology Attachment 高技术配置），家用电脑常用的接口
SAS：Serial Attached SCSI，是目前服务器上主流的接口
光纤通道：Fiber Channel，高性能服务器上采用的接口
M.2 ：固态硬盘接口，性能更强
结构分类：
机械硬盘HDD（Hard Disk Drive）
固态硬盘SSD（Solid State Drives ）

1.2.4、网卡
服务器一般都在主板上集成了网卡LOM (LAN on motherboard主板集成网卡) ，传输速率通常为
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

1.2.5、远程管理卡

1.2.6、显卡
服务器都在主板上集成了显卡，但是显存容量不高，一般为16M或32M，GPU： Graphic Processing
Unit，即“图形处理器”

1.2.7、服务器硬件热插拔技术
热插拔技术，称为热交换技术（Hot Swap），允许在不关机的状态下更换故障热插拔设备，常见的热插拔设备：硬盘，电源，PCI设备，风扇等。热插拔硬盘技术与RAID技术配合起来，可以使服务器在不关机的状态下恢复故障硬盘上的数据，同时并不影响网络用户对数据的使用

1.2.8、服务器机柜
机架式服务器-服务器放置在机柜中
通常使用的机柜是42U（约2米高）机柜（ 1U=44.45mm）
外观尺寸一般为：宽600深1000高2000（mm）
在一个机架上，累计设备U数一般不超过26U，全1U设备部署数量一般不超过16台，全2U设备一般不超过12台，全4U设备一般4到7台

1.3、网络计算机各硬件模块的处理速度
如果CPU有每秒处理1000个服务请求的能力，各种总线的负载能力能达到500个， 但网卡只能接受200个请求，而硬盘只能负担150个的话，那这台服务器得处理能力只能是150个请求/秒，有85%的处理器计算能力浪费了，在计算机系统当中，硬盘的读写速率已经成为影响系统性能进一步提高的瓶颈。
CPU的处理速度是最快的，一个时钟周期仅仅只有0.3纳秒，而相应的内存访问都需要120纳秒（已经扩大了400倍），固态硬盘访问需要50-150微秒，传统硬盘访问需要1-10毫秒， 网络访问最慢，都是几十毫秒。（1毫秒=1000微秒=1000000纳秒） （1秒=1000毫秒）
把计算机世界的时间和人类世界的时间做对比，一个时钟周期之内：
CPU处理速度如果是1秒钟，那么：
内存访问需要6分钟
一次 CPU 上下文切换(系统调用)大约需要1小时
在 1Gbps 的网络上传输 2K 的数据需要10多个小时
从 SSD 读取 1MB 的顺序数据，大约需要 1个月
从磁盘读取 1MB 连续数据换算成人类时间是 20个月
如果说打开一个网页可以秒开的话，那也相当于100年
对于CPU来说，这个世界真是太慢了！

CPU并发式运行
CPU的速度超级快，不能老是让它闲着，要充分地压榨它！这里有两个重要的理由：
人类需要多个程序“同时”运行，我们要把CPU的时间进行很小的分片，让各个程序在CPU上快速轮转，造成一种多个程序同时在运行的假象，即并发。
当CPU遇到IO操作（硬盘，网络）时，不能坐在那里干等“几个月”甚至“几年”，在等待的时候，要切换去执行别的程序。

CPU太快最快，是可以快速处理大量并发的，但CPU处理大量并发，前提是需要大量的并发程序数据能快速传输入CPU才行，所以向CPU内传输数据的速度成为了计算机处理大量并发的性能瓶颈，因此发明了CPU的高速缓存存储器，向CPU内传输数据的速度大大超过从内存和磁盘向CPU传输数据的速度。
需要持久化的数据一定要保存到硬盘中，但是硬盘超级慢，支持不了大量的并发访问，那怎么办呢？
可以把最常访问的热点数据放到CPU的缓存中， 其实CPU也确实就是这么做的，但是CPU的L1, L2, L3级缓存实在是太小， 根本满足不了需求。于是只好退而求其次，把热点数据放到速度稍慢的内存中，于是应用程序的缓存就出现了。缓存虽然是解决了问题，但是也带来了更多的问题，例如：缓存数据和数据库数据怎么保持一致性？缓存如果崩溃了该怎么处理？数据在一台机器的内存放不下了，要分布到多个机器上，怎么搞分布式啊，用什么算法？…

1.4、操作系统
就是以处理芯片（CPU芯片、BIOS芯片等）为核心硬件，以缓存存储器和内存存储器为运输寄存的通道，以磁盘磁片为持久保存仓库，以主板连通一体的电路系统为基础、以恒定电流为动力，以既定顺序执行的方式为方式，懂得C语言汇编语言计算机整体构造的编程人员设置、建立起来的一整套电子计算机硬件基础运行的模式。全部都是以相应硬件的微观内部结构作为基础而实现的。什么样的内部微观硬件结构，就接受什么样的设置，实现什么样的运行功能。
主要功能：
硬件驱动
进程管理
内存管理
网络管理
安全管理
文件管理

操作系统分类：
服务器OS：RHEL，CentOS，Rocky，Ubuntu，Windows Server，AIX
桌面OS：Windows 10，Mac OS，Fedora
移动设备OS：Andriod，IOS，AliOS，HarmonyOS

1.5、linux操作系统
现在全世界范围内，linux系统都是主流的服务器操作系统，

1. 大量的可用软件及免费软件
   Linux 系统上有着大量的可用软件，且绝大多数是免费的，比如声名赫赫的 Apache、Samba、PHP、MySQL 等，构建成本低廉，是 Linux 被众多企业青睐的原因之一。当然，这和 Linux 出色的性能是分不开的，否则，节约成本就没有任何意义。和其他操作系统相比，Linux 更容易安装，且不会收到任何商业化版本的制约。 Linux，擅长服务器领域。
2. 良好的可移植性及灵活性
   Linux 系统有良好的可移植性，它几乎支持所有的 CPU 平台，这使得它便于裁剪和定制。我们可以把 Linux 放在 U 盘、光盘等存储介质中，也可以在嵌入式领域广泛应用。

如果读者希望不进行安装就体验 Linux 系统，则可以在网上下载一个 Live DVD 版的 Linux 镜像，刻成光盘放入光驱或者用虚拟机软件直接载入镜像文件，设置 CMOS/BIOS 为光盘启动，系统就会自动载入光盘文件，启动进入 Linux 系统。
3) 优良的稳定性和安全性
Linux 开放源代码，维护社区人气高，有什么缺陷和漏洞，很快就会被发现，从而成就了它的稳定性和安全注。

提到 Linux 的安全性，可以做一个实验：在一台计算机上，在安装了 Windows 系统后不安装杀毒软件联网一个月，看看会有什么情况；同样，在安装了 Linux 系统后不安装杀毒软件联网一个月，比较一下，大家就明白了什么是 Linux 的安全性。Windows 系统不安装杀毒软件，相信大家都知道会有什么下场吧。
Linux 与 Unix 系统兼容，该系统的构建采用了一些与 UNIX 操作系统相同的技术，具备 Unix 几乎所有的优秀特性（系统的稳定性和安全性尤为突出）。

4. 支持几乎所有的网络协议及开发语言

1.6、总结
电子计算机就是以恒定电流为动力，通过内部精密复杂庞大的电子电路系统，而稳定迅速地产生和处理电子信号的机械设备。包括：设定电磁信号，存储电磁信号，构造产生发射电磁信号，传导电磁信号，接收电磁信号，暂存保持电磁信号（缓存、内存），控制电磁信号传导（放行、阻塞、丢弃等），将电磁信号转换为其他电磁信号或物理作用。