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小 轩 砌 站 计 算 机 基 础 知 识 分 享 | x x 7 z . c o m 小 轩 砌 站 首 页 计 算 机 基 础 关 于 本 站 小 轩 砌 站 计 算 机 基 础 知 识 分 享 x x 7 z . c o m | 专 注 于 计 算 机 基 础 知 识 普 及 ， 为 入 门 者 提 供 系 统 、 易 懂 的 编 程 、 网 络 、 硬 件 、 数 据 结 构 、 数 据 库 等 核 心 知 识 ， 助 力 新 手 快 速 入 门 计 算 机 领 域 计 算 机 基 本 组 成 计 算 机 由 硬 件 系 统 和 软 件 系 统 协 同 工 作 ， 核 心 硬 件 决 定 运 算 能 力 ， 软 件 赋 予 硬 件 实 际 功 能 ： C P U ： 制 程 工 艺 影 响 性 能 ， 主 流 有 I n t e l / A M D 两 大 厂 商 内 存 ： D D R 4 / D D R 5 为 当 前 主 流 ， 频 率 越 高 读 写 速 度 越 快 硬 盘 ： S S D （ 固 态 硬 盘 ） 比 H D D （ 机 械 硬 盘 ） 速 度 快 1 0 倍 以 上 主 板 ： 决 定 硬 件 兼 容 性 ， 分 A T X / M A T X / I T X 等 版 型 显 卡 ： 集 成 显 卡 满 足 日 常 使 用 ， 独 立 显 卡 适 合 游 戏 / 设 计 常 见 编 程 语 言 不 同 编 程 语 言 有 明 确 的 应 用 领 域 ， 选 择 合 适 的 语 言 能 提 升 开 发 效 率 ： P y t h o n ： 生 态 丰 富 ， 第 三 方 库 超 1 0 万 个 ， 入 门 门 槛 低 J a v a ： 企 业 级 开 发 首 选 ， S p r i n g 框 架 占 后 端 开 发 7 0 % 以 上 J a v a S c r i p t ： 前 端 必 备 ， E S 6 + 语 法 大 幅 提 升 开 发 体 验 C / C + + ： 底 层 开 发 核 心 ， L i n u x 内 核 基 于 C 语 言 开 发 G o 语 言 ： 谷 歌 开 发 ， 高 并 发 特 性 适 合 云 原 生 开 发 计 算 机 网 络 基 础 网 络 是 数 据 传 输 的 基 础 ， 理 解 核 心 协 议 能 解 决 日 常 网 络 问 题 ： I P 地 址 ： 私 网 I P （ 1 9 2 . 1 6 8 / 1 7 2 . 1 6 / 1 0 段 ） 无 法 直 接 访 问 公 网 端 口 ： 8 0 8 0 / 8 0 0 0 为 常 用 自 定 义 W e b 服 务 端 口 H T T P ： 1 . 1 版 本 支 持 长 连 接 ， 2 . 0 支 持 多 路 复 用 D N S ： 本 地 缓 存 可 通 过 i p c o n f i g / f l u s h d n s 刷 新 路 由 器 ： N A T 技 术 实 现 多 设 备 共 享 公 网 I P 主 流 操 作 系 统 操 作 系 统 管 理 硬 件 资 源 ， 不 同 系 统 适 配 不 同 使 用 场 景 ： W i n d o w s ： 支 持 e x e 格 式 ， 注 册 表 是 系 统 核 心 配 置 库 m a c O S ： 基 于 U n i x ， 访 达 （ F i n d e r ） 是 文 件 管 理 核 心 L i n u x ： C e n t O S 停 更 后 ， R o c k y L i n u x / A l m a L i n u x 成 替 代 A n d r o i d ： 基 于 L i n u x 内 核 ， A P K 是 应 用 安 装 包 格 式 i O S ： 沙 盒 机 制 保 障 应 用 安 全 ， 无 法 随 意 安 装 第 三 方 应 用 数 据 结 构 基 础 数 据 结 构 是 程 序 的 基 础 ， 合 理 选 择 能 大 幅 提 升 程 序 效 率 ： 数 组 ： 随 机 访 问 快 ， 插 入 删 除 慢 ， 适 合 固 定 长 度 数 据 链 表 ： 插 入 删 除 快 ， 访 问 慢 ， 适 合 频 繁 修 改 的 数 据 栈 ： 先 进 后 出 ， 用 于 表 达 式 求 值 、 函 数 调 用 栈 队 列 ： 先 进 先 出 ， 用 于 任 务 排 队 、 消 息 队 列 哈 希 表 ： 平 均 O ( 1 ) 查 询 效 率 ， 用 于 缓 存 、 字 典 数 据 库 基 础 数 据 库 是 数 据 存 储 的 核 心 ， 分 关 系 型 和 非 关 系 型 两 大 类 ： M y S Q L ： 开 源 关 系 型 数 据 库 ， W e b 开 发 使 用 率 超 8 0 % R e d i s ： 内 存 数 据 库 ， 常 用 于 缓 存 、 计 数 器 、 分 布 式 锁 M o n g o D B ： 文 档 型 数 据 库 ， 适 合 存 储 非 结 构 化 数 据 S Q L ： 结 构 化 查 询 语 言 ， C R U D 是 核 心 操 作 索 引 ： B + 树 索 引 是 数 据 库 默 认 索 引 类 型 ， 提 升 查 询 速 度 计 算 机 基 本 组 成 一 、 硬 件 系 统 （ 五 大 核 心 部 件 ） 1 . 运 算 器 （ A L U ） 运 算 器 是 C P U 的 核 心 模 块 ， 负 责 执 行 算 术 运 算 （ 加 减 乘 除 ） 和 逻 辑 运 算 （ 与 、 或 、 非 、 异 或 ） ， 运 算 速 度 由 C P U 主 频 和 核 心 数 决 定 。 例 如 ， 酷 睿 i 7 1 3 7 0 0 K 拥 有 1 6 核 心 （ 8 性 能 核 + 8 能 效 核 ） ， 主 频 最 高 5 . 4 G H z ， 能 同 时 处 理 大 量 运 算 任 务 。 2 . 控 制 器 控 制 器 负 责 协 调 计 算 机 各 部 件 工 作 ， 通 过 读 取 内 存 中 的 指 令 ， 解 析 后 向 其 他 部 件 发 送 控 制 信 号 。 指 令 周 期 分 为 取 指 、 译 码 、 执 行 、 写 回 四 个 阶 段 ， 流 水 线 技 术 可 让 C P U 同 时 处 理 多 个 指 令 阶 段 ， 提 升 执 行 效 率 。 3 . 存 储 器 存 储 器 分 为 内 存 和 外 存 ： 内 存 （ R A M ） ： D D R 5 内 存 主 流 频 率 为 5 2 0 0 M H z / 6 0 0 0 M H z ， 容 量 常 见 8 G B / 1 6 G B / 3 2 G B ， 断 电 后 数 据 丢 失 ， 用 于 临 时 存 储 运 行 中 的 程 序 和 数 据 ； 外 存 ： S S D 采 用 N A N D 闪 存 颗 粒 ， 读 取 速 度 可 达 7 0 0 0 M B / s （ N V M e 协 议 ） ， H D D 依 赖 磁 头 旋 转 ， 速 度 约 1 0 0 M B / s ， 用 于 长 期 存 储 数 据 。 4 . 输 入 设 备 输 入 设 备 将 外 部 信 息 转 换 为 计 算 机 能 识 别 的 电 信 号 ， 除 了 常 见 的 键 盘 、 鼠 标 ， 还 包 括 扫 描 仪 （ 分 辨 率 单 位 D P I ） 、 摄 像 头 （ 帧 率 单 位 F P S ） 、 麦 克 风 （ 采 样 率 单 位 k H z ） 等 ， 不 同 设 备 有 不 同 的 接 口 类 型 （ U S B 、 T y p e C 、 H D M I ） 。 5 . 输 出 设 备 输 出 设 备 将 计 算 机 处 理 结 果 转 换 为 人 类 可 识 别 的 形 式 ， 显 示 器 的 核 心 参 数 包 括 分 辨 率 （ 如 2 K / 4 K ） 、 刷 新 率 （ 6 0 H z / 1 4 4 H z ） 、 色 域 （ s R G B / A d o b e R G B ） ； 打 印 机 分 喷 墨 （ 适 合 彩 色 ） 和 激 光 （ 适 合 黑 白 ） ， 打 印 速 度 以 P P M （ 页 / 分 钟 ） 为 单 位 。 二 、 软 件 系 统 1 . 系 统 软 件 系 统 软 件 是 计 算 机 运 行 的 基 础 ， 包 括 ： 操 作 系 统 ： 负 责 进 程 调 度 、 内 存 分 配 、 文 件 管 理 ， W i n d o w s 采 用 N T 内 核 ， L i n u x 采 用 宏 内 核 架 构 ； 驱 动 程 序 ： 硬 件 与 操 作 系 统 的 接 口 ， 如 显 卡 驱 动 决 定 显 示 效 果 ， 声 卡 驱 动 决 定 音 频 输 出 ； 编 译 / 解 释 器 ： 将 高 级 语 言 转 换 为 机 器 语 言 ， 如 P y t h o n 解 释 器 、 J a v a 编 译 器 （ j a v a c ） 。 2 . 应 用 软 件 应 用 软 件 满 足 特 定 使 用 需 求 ， 按 领 域 可 分 为 ： 办 公 软 件 （ O f f i c e / W P S ） 、 设 计 软 件 （ P S / A I / C A D ） 、 开 发 软 件 （ V S C o d e / I D E A ） 、 娱 乐 软 件 （ 游 戏 / 视 频 播 放 器 ） 等 ， 不 同 软 件 依 赖 不 同 的 运 行 环 境 （ 如 . N E T F r a m e w o r k 、 J a v a R u n t i m e ） 。 三 、 硬 件 与 软 件 的 关 系 硬 件 是 软 件 运 行 的 物 理 基 础 ， 软 件 赋 予 硬 件 具 体 功 能 。 例 如 ， 没 有 操 作 系 统 的 计 算 机 （ 裸 机 ） 无 法 直 接 使 用 ， 而 没 有 硬 件 的 软 件 只 是 一 堆 代 码 ， 无 法 执 行 。 硬 件 性 能 决 定 软 件 运 行 效 率 ， 如 高 性 能 显 卡 能 流 畅 运 行 3 A 游 戏 ， 低 性 能 显 卡 则 会 卡 顿 。 返 回 首 页 常 见 编 程 语 言 一 、 脚 本 语 言 / 解 释 型 语 言 1 . P y t h o n P y t h o n 由 G u i d o v a n R o s s u m 于 1 9 9 1 年 发 布 ， 设 计 哲 学 是 “ 优 雅 、 明 确 、 简 单 ” ， 强 制 使 用 缩 进 划 分 代 码 块 ， 避 免 了 大 括 号 的 混 乱 。 其 核 心 优 势 在 于 丰 富 的 第 三 方 库 ： 数 据 分 析 ： N u m P y （ 数 值 计 算 ） 、 P a n d a s （ 数 据 处 理 ） 、 M a t p l o t l i b （ 可 视 化 ） ； 人 工 智 能 ： T e n s o r F l o w / P y T o r c h （ 深 度 学 习 ） 、 S c i k i t l e a r n （ 机 器 学 习 ） ； W e b 开 发 ： D j a n g o （ 全 栈 框 架 ） 、 F l a s k （ 轻 量 级 框 架 ） 、 F a s t A P I （ 高 性 能 A P I ） ； 自 动 化 ： S e l e n i u m （ 网 页 自 动 化 ） 、 P y A u t o G U I （ 桌 面 自 动 化 ） 。 P y t h o n 的 缺 点 是 运 行 速 度 较 慢 ， 可 通 过 C y t h o n 、 N u m b a 等 工 具 提 升 性 能 ， 或 使 用 C P y t h o n 之 外 的 解 释 器 （ 如 P y P y ） 。 2 . J a v a S c r i p t J a v a S c r i p t 是 前 端 开 发 的 唯 一 语 言 ， 由 B r e n d a n E i c h 在 1 9 9 5 年 仅 用 1 0 天 开 发 完 成 ， 最 初 名 为 L i v e S c r i p t 。 E S 6 （ 2 0 1 5 ） 为 其 带 来 了 质 的 提 升 ， 新 增 箭 头 函 数 、 类 、 模 块 化 、 P r o m i s e 等 特 性 ： 前 端 框 架 ： R e a c t （ 组 件 化 ） 、 V u e （ 易 用 性 ） 、 A n g u l a r （ 企 业 级 ） ； 后 端 开 发 ： N o d e . j s 基 于 V 8 引 擎 ， 实 现 “ J a v a S c r i p t 全 栈 开 发 ” ； 移 动 端 ： R e a c t N a t i v e / u n i a p p 可 将 J S 代 码 编 译 为 原 生 应 用 ； 小 程 序 ： 微 信 / 支 付 宝 小 程 序 均 基 于 J S 语 法 开 发 。 二 、 编 译 型 语 言 1 . J a v a J a v a 由 S u n 公 司 （ 后 被 O r a c l e 收 购 ） 于 1 9 9 5 年 发 布 ， 核 心 特 性 是 “ 一 次 编 写 ， 到 处 运 行 ” ， 通 过 J V M （ J a v a 虚 拟 机 ） 实 现 跨 平 台 。 J a v a 的 垃 圾 回 收 机 制 （ G C ） 自 动 管 理 内 存 ， 减 少 内 存 泄 漏 问 题 ： 企 业 级 开 发 ： S p r i n g B o o t / S p r i n g C l o u d 是 微 服 务 开 发 主 流 框 架 ； 安 卓 开 发 ： A n d r o i d S t u d i o 基 于 J a v a / K o t l i n （ J a v a 的 升 级 版 ） ； 大 数 据 ： H a d o o p / S p a r k / F l i n k 核 心 代 码 均 为 J a v a 编 写 ； 性 能 优 化 ： J I T （ 即 时 编 译 ） 可 将 热 点 代 码 编 译 为 机 器 码 ， 提 升 运 行 速 度 。 2 . C / C + + C 语 言 由 D e n n i s R i t c h i e 于 1 9 7 2 年 在 贝 尔 实 验 室 开 发 ， 是 结 构 化 编 程 语 言 的 代 表 ， L i n u x 内 核 、 M y S Q L 、 R e d i s 等 核 心 软 件 均 基 于 C 语 言 开 发 。 C + + 由 B j a r n e S t r o u s t r u p 在 C 基 础 上 扩 展 ， 增 加 了 面 向 对 象 、 泛 型 编 程 等 特 性 ： C 语 言 ： 适 合 操 作 系 统 、 驱 动 程 序 、 嵌 入 式 开 发 ， 执 行 效 率 接 近 机 器 语 言 ； C + + ： 适 合 游 戏 开 发 （ U n r e a l E n g i n e ） 、 高 性 能 服 务 器 、 图 形 学 开 发 ； 优 势 ： 直 接 操 作 内 存 ， 运 行 效 率 极 高 ； 缺 点 ： 手 动 管 理 内 存 易 出 现 内 存 泄 漏 、 野 指 针 问 题 。 三 、 其 他 常 用 语 言 1 . G o 语 言 G o 语 言 由 谷 歌 在 2 0 0 9 年 发 布 ， 专 为 多 核 时 代 设 计 ， 内 置 协 程 （ G o r o u t i n e ） 支 持 高 并 发 ， 内 存 占 用 远 低 于 线 程 ， 适 合 云 原 生 、 微 服 务 、 区 块 链 开 发 ， D o c k e r 、 K u b e r n e t e s 均 基 于 G o 开 发 。 2 . 标 记 语 言 （ H T M L / C S S ） H T M L 负 责 网 页 结 构 ， 通 过 标 签 定 义 内 容 （ 如 标 题 、 段 落 、 图 片 ） ； C S S 负 责 样 式 ， 可 通 过 选 择 器 精 准 控 制 元 素 样 式 ， F l e x / G r i d 布 局 是 现 代 网 页 布 局 的 核 心 。 返 回 首 页 计 算 机 网 络 基 础 一 、 I P 地 址 体 系 1 . I P v 4 I P v 4 由 3 2 位 二 进 制 数 组 成 ， 通 常 转 换 为 4 个 0 2 5 5 的 十 进 制 数 （ 点 分 十 进 制 ） ， 如 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 1 。 I P v 4 地 址 分 为 五 类 ： A 类 ： 1 1 2 6 段 ， 默 认 子 网 掩 码 2 5 5 . 0 . 0 . 0 ， 用 于 大 型 网 络 ； B 类 ： 1 2 8 1 9 1 段 ， 默 认 子 网 掩 码 2 5 5 . 2 5 5 . 0 . 0 ， 用 于 中 型 网 络 ； C 类 ： 1 9 2 2 2 3 段 ， 默 认 子 网 掩 码 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0 ， 用 于 小 型 网 络 ； D 类 ： 2 2 4 2 3 9 段 ， 用 于 组 播 ； E 类 ： 2 4 0 2 5 5 段 ， 保 留 用 于 科 研 。 私 网 I P 范 围 ： 1 0 . 0 . 0 . 0 1 0 . 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 、 1 7 2 . 1 6 . 0 . 0 1 7 2 . 3 1 . 2 5 5 . 2 5 5 、 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 0 1 9 2 . 1 6 8 . 2 5 5 . 2 5 5 ， 这 些 I P 无 法 直 接 被 公 网 访 问 ， 需 通 过 N A T 转 换 。 2 . I P v 6 I P v 6 由 1 2 8 位 二 进 制 数 组 成 ， 分 为 8 组 4 位 十 六 进 制 数 ， 如 2 0 0 1 : 0 d b 8 : 8 5 a 3 : 0 0 0 0 : 0 0 0 0 : 8 a 2 e : 0 3 7 0 : 7 3 3 4 （ 可 省 略 前 导 零 ， 连 续 零 段 用 : : 代 替 ， 如 2 0 0 1 : d b 8 : 8 5 a 3 : : 8 a 2 e : 3 7 0 : 7 3 3 4 ） 。 I P v 6 解 决 了 I P v 4 地 址 耗 尽 问 题 ， 全 球 每 个 设 备 可 分 配 唯 一 公 网 I P ， 无 需 N A T 转 换 ， 提 升 网 络 安 全 性 和 访 问 效 率 。 二 、 端 口 与 服 务 端 口 是 应 用 层 与 传 输 层 的 接 口 ， T C P / U D P 协 议 通 过 端 口 区 分 不 同 服 务 ， 范 围 0 6 5 5 3 5 ： 知 名 端 口 （ 0 1 0 2 3 ） ： 由 I A N A 分 配 ， 8 0 ( H T T P ) 、 4 4 3 ( H T T P S ) 、 2 1 ( F T P ) 、 2 2 ( S S H ) 、 2 5 ( S M T P ) 、 1 1 0 ( P O P 3 ) ； 注 册 端 口 （ 1 0 2 4 4 9 1 5 1 ） ： 用 户 可 注 册 使 用 ， 如 3 3 0 6 ( M y S Q L ) 、 6 3 7 9 ( R e d i s ) 、 8 0 8 0 ( T o m c a t ) ； 动 态 端 口 （ 4 9 1 5 2 6 5 5 3 5 ） ： 客 户 端 临 时 使 用 ， 如 浏 览 器 访 问 网 页 时 随 机 分 配 。 可 通 过 n e t s t a t / t e l n e t 命 令 检 测 端 口 是 否 开 放 ， 如 t e l n e t 1 2 7 . 0 . 0 . 1 8 0 可 检 测 本 地 8 0 端 口 是 否 开 放 。 三 、 核 心 网 络 协 议 1 . H T T P / H T T P S H T T P 是 无 状 态 的 应 用 层 协 议 ， 基 于 T C P 传 输 ， 请 求 响 应 模 式 ： H T T P 1 . 0 ： 短 连 接 ， 每 次 请 求 需 建 立 新 T C P 连 接 ， 效 率 低 ； H T T P 1 . 1 ： 长 连 接 （ C o n n e c t i o n : k e e p a l i v e ） ， 管 线 化 请 求 ， 提 升 效 率 ； H T T P 2 . 0 ： 多 路 复 用 、 二 进 制 帧 、 服 务 器 推 送 ， 大 幅 提 升 并 发 性 能 ； H T T P 3 . 0 ： 基 于 Q U I C 协 议 （ U D P ） ， 解 决 T C P 队 头 阻 塞 问 题 。 H T T P S = H T T P + S S L / T L S ， 通 过 数 字 证 书 验 证 服 务 器 身 份 ， 数 据 传 输 加 密 （ 对 称 加 密 + 非 对 称 加 密 ） ， 防 止 中 间 人 攻 击 ， C h r o m e / F i r e f o x 等 浏 览 器 已 默 认 优 先 使 用 H T T P S 。 2 . D N S 协 议 D N S （ 域 名 系 统 ） 将 域 名 （ 如 x x 7 z . c o m ） 转 换 为 I P 地 址 ， 采 用 分 层 结 构 ： 根 服 务 器 → 顶 级 域 服 务 器 （ . c o m / . c n ） → 权 威 服 务 器 → 本 地 D N S 服 务 器 。 本 地 D N S 缓 存 有 效 期 由 T T L （ 生 存 时 间 ） 决 定 ， 可 通 过 n s l o o k u p / d i g 命 令 查 询 域 名 解 析 结 果 ， 如 n s l o o k u p x x 7 z . c o m 。 四 、 网 络 设 备 与 技 术 1 . 路 由 器 路 由 器 工 作 在 网 络 层 ， 核 心 功 能 是 路 由 选 择 （ 通 过 路 由 表 ） 和 数 据 转 发 ， 支 持 静 态 路 由 / 动 态 路 由 （ R I P / O S P F / B G P ） 。 家 用 路 由 器 内 置 N A T 功 能 ， 将 私 网 I P 转 换 为 公 网 I P ， 实 现 多 设 备 共 享 上 网 ； 同 时 支 持 D H C P （ 自 动 分 配 I P ） 、 W i F i （ 8 0 2 . 1 1 a / b / g / n / a c / a x ） 、 防 火 墙 等 功 能 。 2 . 交 换 机 交 换 机 工 作 在 数 据 链 路 层 ， 基 于 M A C 地 址 转 发 数 据 ， 分 为 二 层 交 换 机 （ 接 入 层 ） 和 三 层 交 换 机 （ 核 心 层 ， 支 持 I P 转 发 ） ， 相 比 集 线 器 （ H U B ） ， 交 换 机 避 免 了 数 据 冲 突 ， 提 升 网 络 带 宽 利 用 率 。 返 回 首 页 主 流 操 作 系 统 一 、 桌 面 操 作 系 统 1 . W i n d o w s W i n d o w s 是 微 软 开 发 的 闭 源 操 作 系 统 ， 市 场 占 有 率 超 7 0 % ， 最 新 版 本 为 W i n d o w s 1 1 ： 核 心 特 性 ： 图 形 化 界 面 、 注 册 表 （ 系 统 配 置 数 据 库 ） 、 任 务 管 理 器 （ 监 控 进 程 / 性 能 ） 、 组 策 略 （ 批 量 配 置 ） ； 文 件 系 统 ： N T F S （ 支 持 权 限 、 加 密 、 压 缩 ） ， 兼 容 F A T 3 2 （ 最 大 单 文 件 4 G B ） ； 常 用 工 具 ： C M D / P o w e r S h e l l （ 命 令 行 ） 、 设 备 管 理 器 （ 硬 件 管 理 ） 、 控 制 面 板 （ 系 统 设 置 ） ； 版 本 区 别 ： 家 庭 版 （ 普 通 用 户 ） 、 专 业 版 （ 支 持 域 加 入 / 组 策 略 ） 、 企 业 版 （ 面 向 企 业 ） 。 2 . m a c O S m a c O S 是 苹 果 基 于 U n i x 开 发 的 闭 源 系 统 ， 仅 运 行 在 M a c 硬 件 上 ， 最 新 版 本 为 m a c O S S o n o m a ： 核 心 特 性 ： 访 达 （ F i n d e r ） 、 隔 空 投 送 （ A i r D r o p ） 、 接 力 （ H a n d o f f ） 、 聚 焦 搜 索 （ S p o t l i g h t ） ； 文 件 系 统 ： A P F S （ 优 化 闪 存 ， 支 持 快 照 、 加 密 ） ； 终 端 ： 基 于 b a s h / z s h ， 可 直 接 运 行 U n i x 命 令 ， 兼 容 H o m e b r e w 包 管 理 器 ； 优 势 ： 稳 定 性 高 、 界 面 美 观 、 对 设 计 / 开 发 软 件 优 化 好 ， 适 合 创 意 工 作 者 。 3 . L i n u x L i n u x 是 开 源 类 U n i x 系 统 ， 内 核 由 L i n u s T o r v a l d s 维 护 ， 发 行 版 超 3 0 0 种 ： 服 务 器 主 流 ： C e n t O S （ 停 更 ） 、 R o c k y L i n u x 、 A l m a L i n u x 、 U b u n t u S e r v e r 、 D e b i a n ； 桌 面 版 ： U b u n t u D e s k t o p 、 F e d o r a 、 M a n j a r o 、 D e e p i n （ 深 度 ） ； 核 心 特 性 ： 多 用 户 、 多 任 务 、 命 令 行 （ S h e l l ） 、 包 管 理 器 （ y u m / a p t / d n f ） ； 权 限 管 理 ： U G O 模 型 （ 用 户 / 组 / 其 他 ） ， c h m o d / c h o w n 命 令 管 理 权 限 ， r o o t 为 超 级 用 户 。 L i n u x 占 服 务 器 市 场 超 9 0 % ， 阿 里 云 / 腾 讯 云 等 云 服 务 器 默 认 使 用 L i n u x 系 统 。 二 、 移 动 端 操 作 系 统 1 . A n d r o i d A n d r o i d 由 G o o g l e 主 导 ， 基 于 L i n u x 内 核 的 开 源 系 统 ， 市 场 占 有 率 超 8 5 % ： 版 本 迭 代 ： 从 A n d r o i d 1 . 0 到 A n d r o i d 1 4 ， 代 号 从 甜 点 （ C u p c a k e ） 改 为 数 字 ； 应 用 格 式 ： A P K （ 安 装 包 ） ， A n d r o i d S t u d i o 是 官 方 开 发 工 具 ； 定 制 系 统 ： M I U I （ 小 米 ） 、 E M U I / H a r m o n y O S （ 华 为 ） 、 C o l o r O S （ O P P O ） 均 基 于 A n d r o i d 定 制 ； 权 限 管 理 ： A n d r o i d 6 . 0 后 需 动 态 申 请 权 限 （ 如 存 储 / 相 机 / 位 置 ） ， 提 升 隐 私 安 全 。 2 . i O S i O S 是 苹 果 闭 源 移 动 端 系 统 ， 仅 运 行 在 i P h o n e / i P a d 上 ： 生 态 封 闭 ： 仅 能 通 过 A p p S t o r e 安 装 应 用 ， 审 核 严 格 ， 安 全 性 高 ； 沙 盒 机 制 ： 每 个 应 用 只 能 访 问 自 己 的 目 录 ， 无 法 访 问 其 他 应 用 数 据 ； 开 发 语 言 ： O b j e c t i v e C → S w i f t ， X c o d e 是 官 方 开 发 工 具 ； 更 新 策 略 ： 支 持 5 6 年 系 统 更 新 ， 远 长 于 A n d r o i d 设 备 。 三 、 操 作 系 统 核 心 功 能 无 论 何 种 操 作 系 统 ， 核 心 功 能 均 围 绕 硬 件 资 源 管 理 ： 进 程 管 理 ： 通 过 进 程 调 度 算 法 （ R R / F C F S / 优 先 级 ） 分 配 C P U 时 间 片 ， L i n u x 的 C F S 调 度 器 是 主 流 ； 内 存 管 理 ： 虚 拟 内 存 技 术 （ 硬 盘 模 拟 内 存 ） ， 分 页 / 分 段 存 储 ， 防 止 地 址 越 界 ； 文 件 管 理 ： 树 形 目 录 结 构 ， 文 件 系 统 负 责 数 据 存 储 与 读 取 ； 设 备 管 理 ： 通 过 驱 动 程 序 抽 象 硬 件 ， 统 一 接 口 （ 如 W i n d o w s 的 W D M 、 L i n u x 的 设 备 文 件 ） ； 用 户 界 面 ： C L I （ 命 令 行 ） / G U I （ 图 形 界 面 ） ， 提 升 用 户 操 作 体 验 。 返 回 首 页 数 据 结 构 基 础 一 、 线 性 结 构 1 . 数 组 数 组 是 连 续 的 内 存 空 间 ， 存 储 相 同 类 型 数 据 ， 核 心 特 性 ： 访 问 ： 通 过 下 标 O ( 1 ) 随 机 访 问 ， 如 a r r [ 0 ] 、 a r r [ 5 ] ； 插 入 / 删 除 ： 需 移 动 元 素 ， 平 均 O ( n ) 时 间 复 杂 度 ， 如 在 数 组 中 间 插 入 元 素 需 移 动 后 续 所 有 元 素 ； 分 类 ： 静 态 数 组 （ 长 度 固 定 ） 、 动 态 数 组 （ 如 P y t h o n 的 l i s t 、 J a v a 的 A r r a y L i s t ， 自 动 扩 容 ） ； 应 用 ： 存 储 固 定 长 度 数 据 、 矩 阵 运 算 、 哈 希 表 底 层 。 数 组 扩 容 通 常 按 1 . 5 / 2 倍 扩 容 ， 如 J a v a A r r a y L i s t 初 始 容 量 1 0 ， 扩 容 后 1 5 / 2 0 ， 避 免 频 繁 扩 容 影 响 性 能 。 2 . 链 表 链 表 由 节 点 组 成 ， 每 个 节 点 包 含 数 据 和 指 针 （ 指 向 下 一 节 点 ） ， 核 心 特 性 ： 访 问 ： 需 从 头 节 点 遍 历 ， O ( n ) 时 间 复 杂 度 ； 插 入 / 删 除 ： 仅 需 修 改 指 针 ， O ( 1 ) 时 间 复 杂 度 （ 已 知 节 点 ） ； 分 类 ： 单 链 表 （ 仅 指 向 下 一 节 点 ） 、 双 链 表 （ 前 后 指 针 ， 如 J a v a 的 L i n k e d L i s t ） 、 循 环 链 表 （ 尾 节 点 指 向 头 节 点 ） ； 应 用 ： L R U 缓 存 、 消 息 队 列 、 频 繁 插 入 删 除 的 场 景 。 链 表 缺 点 是 内 存 占 用 比 数 组 高 （ 需 存 储 指 针 ） ， 且 不 支 持 随 机 访 问 。 3 . 栈 与 队 列 栈 （ S t a c k ） 是 先 进 后 出 （ F I L O ） 结 构 ， 队 列 （ Q u e u e ） 是 先 进 先 出 （ F I F O ） 结 构 ： 栈 操 作 ： p u s h （ 入 栈 ） 、 p o p （ 出 栈 ） 、 p e e k （ 查 看 栈 顶 ） ， 均 O ( 1 ) ； 应 用 ： 表 达 式 求 值 、 括 号 匹 配 、 函 数 调 用 栈 ； 队 列 操 作 ： e n q u e u e （ 入 队 ） 、 d e q u e u e （ 出 队 ） 、 p e e k （ 查 看 队 首 ） ， 均 O ( 1 ) ； 应 用 ： 任 务 排 队 、 消 息 队 列 、 B F S 算 法 ； 变 种 ： 双 端 队 列 （ D e q u e ， 两 端 可 入 队 出 队 ） 、 优 先 级 队 列 （ 按 优 先 级 出 队 ， 底 层 堆 实 现 ） 。 二 、 非 线 性 结 构 1 . 哈 希 表 哈 希 表 （ 散 列 表 ） 通 过 哈 希 函 数 将 键 映 射 到 数 组 下 标 ， 核 心 特 性 ： 查 询 / 插 入 / 删 除 ： 平 均 O ( 1 ) ， 最 坏 O ( n ) （ 哈 希 冲 突 严 重 ） ； 哈 希 函 数 ： 如 取 模 法 （ k e y % 数 组 长 度 ） 、 乘 法 哈 希 、 M D 5 哈 希 ； 哈 希 冲 突 解 决 ： 链 地 址 法 （ 冲 突 节 点 组 成 链 表 ， 如 J a v a 的 H a s h M a p ） 、 开 放 寻 址 法 （ 线 性 探 测 / 二 次 探 测 ） ； 应 用 ： 缓 存 、 字 典 、 用 户 信 息 存 储 、 R e d i s 的 H a s h 结 构 。 J a v a H a s h M a p 默 认 加 载 因 子 0 . 7 5 ， 数 组 长 度 超 过 7 5 % 时 扩 容 ， 减 少 哈 希 冲 突 。 2 . 树 结 构 树 是 分 层 结 构 ， 根 节 点 → 子 节 点 ， 核 心 类 型 ： 二 叉 树 ： 每 个 节 点 最 多 2 个 子 节 点 ， 满 二 叉 树 （ 所 有 节 点 都 有 2 个 子 节 点 ） 、 完 全 二 叉 树 （ 除 最 后 一 层 外 均 满 ） ； 二 叉 搜 索 树 （ B S T ） ： 左 子 树 平 衡 二 叉 树 （ A V L ） ： 左 右 子 树 高 度 差 ≤ 1 ， 解 决 B S T 退 化 为 链 表 的 问 题 ； 红 黑 树 ： 近 似 平 衡 ， 插 入 / 删 除 调 整 次 数 少 ， J a v a 的 T r e e M a p 、 H a s h M a p （ J D K 8 + ） 底 层 使 用 。 树 的 遍 历 方 式 ： 前 序 （ 根 左 右 ） 、 中 序 （ 左 根 右 ） 、 后 序 （ 左 右 根 ） 、 层 序 （ 按 层 遍 历 ） 。 三 、 数 据 结 构 选 择 原 则 选 择 数 据 结 构 需 结 合 使 用 场 景 ： 频 繁 访 问 、 少 修 改 ： 选 数 组 ； 频 繁 插 入 删 除 、 少 访 问 ： 选 链 表 ； 先 进 后 出 场 景 ： 选 栈 ； 先 进 先 出 场 景 ： 选 队 列 ； 快 速 查 询 键 值 对 ： 选 哈 希 表 ； 有 序 数 据 存 储 ： 选 二 叉 搜 索 树 / 红 黑 树 。 数 据 结 构 是 算 法 的 基 础 ， 如 排 序 算 法 （ 快 速 排 序 / 归 并 排 序 ） 依 赖 数 组 ， 最 短 路 径 算 法 （ D i j k s t r a ） 依 赖 优 先 级 队 列 。 返 回 首 页 数 据 库 基 础 一 、 数 据 库 分 类 1 . 关 系 型 数 据 库 （ R D B M S ） 关 系 型 数 据 库 基 于 关 系 模 型 （ 二 维 表 ） ， 支 持 S Q L ， A C I D 事 务 特 性 ： A C I D ： 原 子 性 （ A t o m i c i t y ） 、 一 致 性 （ C o n s i s t e n c y ） 、 隔 离 性 （ I s o l a t i o n ） 、 持 久 性 （ D u r a b i l i t y ） ； 主 流 产 品 ： M y S Q L （ 开 源 ） 、 O r a c l e （ 商 用 ） 、 S Q L S e r v e r （ 微 软 ） 、 P o s t g r e S Q L （ 开 源 ， 功 能 丰 富 ） ； 存 储 结 构 ： 数 据 库 → 表 → 行 （ 记 录 ） → 列 （ 字 段 ） ， 通 过 主 键 （ 唯 一 标 识 ） 、 外 键 （ 关 联 表 ） 建 立 关 系 ； 优 势 ： 数 据 结 构 化 、 事 务 安 全 、 支 持 复 杂 查 询 （ J O I N ） ； 缺 点 ： 高 并 发 下 性 能 瓶 颈 、 扩 容 复 杂 。 M y S Q L 默 认 存 储 引 擎 I n n o D B 支 持 事 务 和 行 级 锁 ， M y I S A M 不 支 持 事 务 但 查 询 速 度 快 （ 已 逐 步 淘 汰 ） 。 2 . 非 关 系 型 数 据 库 （ N o S Q L ） 非 关 系 型 数 据 库 不 遵 循 关 系 模 型 ， 灵 活 存 储 非 结 构 化 数 据 ： 键 值 型 ： R e d i s （ 内 存 数 据 库 ） 、 M e m c a c h e d ， 适 合 缓 存 、 计 数 器 ； 文 档 型 ： M o n g o D B 、 C o u c h D B ， 存 储 J S O N / B S O N 格 式 ， 适 合 电 商 、 内 容 管 理 ； 列 族 型 ： H B a s e 、 C a s s a n d r a ， 适 合 大 数 据 存 储 、 时 序 数 据 ； 图 形 型 ： N e o 4 j 、 A r a n g o D B ， 适 合 社 交 网 络 、 知 识 图 谱 。 N o S Q L 优 势 ： 高 并 发 、 易 扩 容 、 灵 活 存 储 ； 缺 点 ： 不 支 持 复 杂 J O I N 、 事 务 支 持 弱 。 二 、 S Q L 核 心 操 作 S Q L （ 结 构 化 查 询 语 言 ） 是 关 系 型 数 据 库 的 标 准 语 言 ， 核 心 操 作 C R U D ： 创 建 （ C r e a t e ） ： C R E A T E D A T A B A S E （ 库 ） 、 C R E A T E T A B L E （ 表 ） ； 读 取 （ R e a d ） ： S E L E C T * F R O M t a b l e W H E R E c o n d i t i o n （ 查 询 ） ， 支 持 G R O U P B Y （ 分 组 ） 、 O R D E R B Y （ 排 序 ） 、 J O I N （ 联 表 ） ； 更 新 （ U p d a t e ） ： U P D A T E t a b l e S E T c o l u m n = v a l u e W H E R E c o n d i t i o n ； 删 除 （ D e l e t e ） ： D E L E T E F R O M t a b l e W H E R E c o n d i t i o n 。 示 例 ： 查 询 用 户 表 中 年 龄 大 于 1 8 的 用 户 ， 按 注 册 时 间 排 序 ： S E L E C T i d , n a m e , a g e F R O M u s e r W H E R E a g e > 1 8 O R D E R B Y c r e a t e _ t i m e D E S C L I M I T 1 0 ; 三 、 数 据 库 性 能 优 化 1 . 索 引 索 引 是 提 升 查 询 速 度 的 核 心 ， 底 层 为 B + 树 （ M y S Q L ） / 哈 希 表 ： 类 型 ： 主 键 索 引 （ 唯 一 非 空 ） 、 普 通 索 引 、 唯 一 索 引 、 联 合 索 引 （ 多 列 ） 、 全 文 索 引 ； 原 则 ： 索 引 提 升 查 询 速 度 ， 但 降 低 插 入 / 删 除 速 度 （ 需 维 护 索 引 ） ； 联 合 索 引 遵 循 最 左 匹 配 原 则 ； 避 免 ： 过 度 索 引 、 对 频 繁 修 改 的 列 建 索 引 、 用 S E L E C T * （ 无 法 使 用 覆 盖 索 引 ） 。 2 . 其 他 优 化 分 库 分 表 ： 水 平 分 表 （ 按 用 户 I D 拆 分 ） 、 垂 直 分 表 （ 按 字 段 拆 分 ） ， 解 决 单 表 数 据 量 大 问 题 ； 读 写 分 离 ： 主 库 写 、 从 库 读 ， 提 升 并 发 能 力 ； 缓 存 ： R e d i s 缓 存 热 点 数 据 ， 减 少 数 据 库 查 询 ； S Q L 优 化 ： 避 免 S E L E C T * 、 减 少 J O I N 、 使 用 E X P L A I N 分 析 执 行 计 划 。 返 回 首 页 关 于 小 轩 砌 站 一 、 本 站 简 介 小 轩 砌 站 （ x x 7 z . c o m ） 创 立 于 2 0 2 6 年 ， 是 一 个 专 注 于 计 算 机 基 础 知 识 普 及 的 个 人 技 术 博 客 ， 旨 在 为 计 算 机 入 门 者 提 供 系 统 、 易 懂 、 实 用 的 核 心 知 识 ， 帮 助 新 手 快 速 跨 越 入 门 门 槛 ， 建 立 完 整 的 计 算 机 知 识 体 系 。 本 站 内 容 覆 盖 计 算 机 组 成 、 编 程 语 言 、 网 络 基 础 、 操 作 系 统 、 数 据 结 构 、 数 据 库 六 大 核 心 领 域 ， 所 有 内 容 均 由 作 者 结 合 自 身 学 习 和 实 践 经 验 编 写 ， 力 求 用 通 俗 的 语 言 解 释 专 业 概 念 ， 避 免 晦 涩 难 懂 的 理 论 ， 让 零 基 础 用 户 也 能 轻 松 理 解 。 二 、 建 站 初 衷 作 者 在 初 学 计 算 机 知 识 时 ， 发 现 很 多 入 门 资 料 要 么 过 于 浅 显 ， 缺 乏 系 统 框 架 ； 要 么 过 于 专 业 ， 新 手 难 以 理 解 。 因 此 希 望 搭 建 一 个 “ 中 间 态 ” 的 知 识 平 台 ： 系 统 全 面 ： 覆 盖 计 算 机 入 门 必 备 的 核 心 知 识 点 ， 形 成 完 整 的 知 识 网 络 ； 通 俗 易 懂 ： 用 生 活 化 的 例 子 解 释 专 业 概 念 ， 避 免 堆 砌 术 语 ； 实 用 导 向 ： 聚 焦 实 际 应 用 ， 讲 解 知 识 点 的 使 用 场 景 和 解 决 的 问 题 。 三 、 内 容 更 新 计 划 本 站 将 持 续 更 新 以 下 内 容 ： 基 础 进 阶 ： 在 现 有 基 础 知 识 点 上 ， 逐 步 增 加 进 阶 内 容 ， 如 L i n u x 命 令 实 战 、 P y t h o n 项 目 案 例 、 M y S Q L 优 化 实 战 ； 实 战 教 程 ： 推 出 零 基 础 入 门 项 目 ， 如 简 易 网 页 开 发 、 P y t h o n 爬 虫 、 小 型 管 理 系 统 ； 问 题 解 答 ： 收 集 新 手 常 见 问 题 ， 整 理 成 问 答 专 栏 ， 帮 助 用 户 解 决 学 习 中 的 痛 点 。 四 、 联 系 方 式 如 果 您 在 学 习 过 程 中 有 任 何 问 题 ， 或 对 本 站 内 容 有 建 议 ， 可 通 过 以 下 方 式 联 系 ： 邮 箱 ： c o n t a c t @ x x 7 z . c o m 微 信 ： x x 7 z o n l y （ 添 加 请 备 注 “ 学 习 交 流 ” ） 五 、 免 责 声 明 1 . 本 站 内 容 仅 用 于 学 习 交 流 ， 请 勿 用 于 商 业 用 途 ； 2 . 本 站 内 容 基 于 作 者 个 人 经 验 编 写 ， 如 有 错 误 欢 迎 指 正 ； 3 . 本 站 引 用 的 第 三 方 资 料 均 标 注 来 源 ， 如 有 侵 权 请 联 系 删 除 。 返 回 首 页 © 2 0 2 6 小 轩 砌 站 x x 7 z . c o m 版 权 所 有 本 站 专 注 于 计 算 机 基 础 知 识 普 及 ， 为 入 门 者 提 供 系 统 、 易 懂 的 学 习 内 容 滇 I C P 备 2 0 2 6 0 0 2 4 9 1 号 1

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