计算机（服务器）的基础知识

计算机（服务器）基础知识

 计算机系统由硬件系统与软件系统两大部分组成

一、计算机（Computer））：又称电脑，是一种能自动接收和存储信息，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。

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

     计算机硬件的组成部分

           1946年数学家冯·诺依曼与提出运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备。

           遵循冯·诺依曼体系结构。

     二、按规模划分：

             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，“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： ：IBMz13

           小型计算机：规模较小、结构简单、运行环境要求较低，一般应用于工业自动控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等方面

           微型计算机：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

      三、服务器：

          服务器Server 是计算机的一种，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

        服务器按应用功能可分为：

Web 服务器、数据库服务器、邮件服务器、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、打印服务器、域控制服务器、多媒体服务器、通讯服务器、ERP 服务器等

        服务器按外形分类：

塔式服务器、机架式服务器、刀片式服务器

服务器硬件组成：

    电源，CPU,网卡，内存，PCI，风扇，硬盘。

四、服务器硬件 – CPU

         CPU 是Central Processing Unit 的缩写，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。

         服务器CPU 公司

      Inter公司：                                        

              Xeon     至强           

              Itanium   安腾

      AMD公司 

              Althlo  MP               

      IBM 公司

               Power                   

     主频：主频是CPU 的时钟频率(CPU Clock Speed) ，是CPU运 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

   外频：系统总线的工作频率， CPU 与外部（主板芯片组）交换数据、指令的工作时钟频率

  倍频：倍频则是指CPU 外频与主频相差的倍数

  三者关系是：主频= 外频x 倍频。

  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

  内存总线速度(Memory-Bus Speed):  一般等同于CPU 的外频，指CPU 与二级(L2) 高速缓存和内存之间的通信速度

  地址总线宽度: 决定了CPU可以访问的物理地址空间

服务器分类：

按照CPU 体系架构来区分，服务器主要分为两类：

（1）非 非x86 服务器：使用RISC （精简指令集）或EPIC（并行指令代码）  处理器

CPU 主要有Compaq 的Alpha 、HP 的PA-RISC 、IBM 的Power PC 、MIPS 的MIPS 和SUN 的Sparc、 、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。

（2）x86 服务器：又称CISC （复杂指令集）架构服务器，即通常讲的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 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。

五、服务器硬件——主板

  主板mainboard 、系统板systemboard 或母板(motherboard)它安装在机箱内，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。

六、服务器硬件 — 内存

  内存是 介于 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

. 容量：即该内存的存储容量，单位一般为“MB ”或“GB” ”

在线备用内存技术

• 当主内存或者是扩展内存中的内存出现多位错误时或者出现物理内存故障

时 ， 服务器仍继续运行

• 由备用内存接替出现故障内存的工作

• 备用的内存区域必须比其它区域的内存容量要大或相同

内存镜像

• 镜像为系统在出现多位错或内存物理故障时提供数据保护功能 ， 以保

证系统仍能正常的运行

• 数据同时写入两个镜像的内存区域

• 从一个区域进行数据的读取

DIMM 1A

DIMM 2C

DIMM 3A

DIMM 4C

DIMM 5A

DIMM 6D

DIMM 7B

DIMM 8D

DIMM 5B

DIMMs 1- -4 4 和

DIMMs 5- -8 8 是相互的镜像拷贝

• 数据从一组DIMM中读取，另外一组则包含数据的镜像拷贝。

• 如果出现无法纠正的读取错误，那么就会从镜像拷贝中重试读取

注：两组DIMM的配置必须相同。

七、服务器硬件 — 硬盘

硬盘基本参数：

1 、容量

容量是硬盘最主要的参数。单位有MB 、GB 、TB。 。

1TB=1024GB 1GB=1024MB

2 、转速

转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm 。现在硬盘的转速已经达到10000rpm ，15000rpm ，所以读写速率也有了很大的提高

3 、传输速率

传输速率(Data Transfer Rate)  。硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s） ）

4 、缓存

硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度

硬盘接口类型

    目前主流的硬盘接口为SATA 和SAS 接口，

因此，硬盘按接口类型可分为SATA 硬盘和SAS 硬盘

磁盘主要参数：

•  磁盘尺寸：3.5”/2.5”/1.8”

•  磁盘容量：146GB/300GB/500GB…

•  磁盘转速：10K/15K/7200

•  接口速度：3GB/6GB

•  是否支持热插拔

•  平均无故障时间（MTBF） ）

服务器的性能短板：

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

    SSD 硬盘：

SSD(Solid State Disk) 泛指使用NAND Flash 组成的固态硬盘。其特别之处在于没有机械结构，以区块写入和抹除的方式作读写的功能，因此在读写的效率上，非常依赖读写技术上的 设计SSD 读写存取速度快，性能稳定，防震性高，发热低，耐低温，电耗低，无噪音。因为没有机械部分，所以长时间使用也出现故障几率也较小。缺点: 价格高，容量小，在普通硬盘前毫无性价比

八、服务器硬件 — 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（RAID 卡）的作用

•  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。

•  阵列卡用来提高磁盘子系统的性能及可靠性阵列卡参数

•  支持的RAID 级别

•  阵列卡缓存

•  电池保护

九、服务器硬件 —电源

   电源和风扇

    •  支持服务器的电力负载

•  支持冗余，防止电源故障

– 故障预警和防止

– 故障之前的预防性维护

– 保证服务器持续运行

•  电源子系统包括

– 智能电源和风扇

 •  冗余电源和风扇

服务器硬件 — 显卡

     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”

存储基础知识 — 存储网络

    DAS： ：

直接存储(Direct Attached Storage) 。存储设备与主机的紧密相连

• 管理成本较低，实施简单

• 储时直接依附在服务器上，因此存储共享受到限制

• CPU 必须同时完成磁盘存取和应用运行的双重任务，所以不利于CPU的指令周期的优化，增加系统负担

NAS： ：

网络连接存储(Network Attached Storage)： ：

（ 通过局域网在多个文件服务器之间实现了互联，基于文件的协议（ NFS、 SMB/CIFS  ），实现文件共享

 ·集中管理数据，从而释放带宽、提高性能

 ·可提供跨平台文件共享功能

 ·可靠性较差，适用于局域网或较小的网络

SAN： ：

存储区域网络(Storage Area Networks ，SAN)

利用高速的光纤网络链接服务器与存储设备，基于SCSI ，IP ，ATM等多种高级协议，实现存储 共享

 ·服务器跟储存装置两者 各司其职

 ·利用光纤信道来传输数据 ﹐ 以达到一个服务器与储存装置之间多对多的高效能、高稳定度的存储 环境

 ·实施复杂，管理成本 高