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一些问题

q1.什么是虚拟机

虚拟机(Virtual Machine)指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

虚拟机,顾名思义就是虚拟出来的电脑,这个虚拟出来的电脑和真实的电脑几乎完全一样,所不同的是他的硬盘是在一个文件中虚拟出来的,所以你可以随意修改虚拟机的设置,而不用担心对自己的电脑造成损失,因此可以用来做试验什么的,呵呵,差不多就是这样了,不知道我说的能明白不_,简单说就是一句话,虚拟出来的电脑,你干什么都行。

虚拟机是指运行在Windows或Linux计算机上的一个应用程序,这个应用程序“模拟”了一个基于x86的标准PC的环境。这个环境和普通的计算机一样,都有芯片组、CPU、内存、显卡、声卡、网卡、软驱、硬盘、光驱、串口、并口、USB控制器、SCSI控制器等设备,提供这个应用程序的“窗口”就是虚拟机的显示器。在一台电脑上将硬盘和内存的一部分拿出来虚拟出若干台机器,每台机器可以运行单独的操作系统而互不干扰,这些“新”机器各自拥有自己独立的CMOS、硬盘和操作系统,你可以像使用普通机器一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作,还可以将这几个操作系统联成一个网络。在虚拟系统崩溃之后可直接删除不影响本机系统,同样本机系统崩溃后也不影响虚拟系统,可以下次重装后再加入以前做的虚拟系统。同时它也是唯一的能在 Windows和Linux主机平台上运行的虚拟计算机软件。虚拟机软件不需要重开机,就能在同一台电脑使用好几个OS,不但方便,而且安全。虚拟机在学习技术方面能够发挥很大的作用。

q2.什么是linux(“类 Unix ”操作系统)

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,是一个多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

说的简单点,它就是一个操作系统

q3.linux和unix的区别和关系

Unix的起源: Unix 的历史始于 20 世纪 60 年代后期的 AT&T 贝尔实验室,有一小组程序员希望为 PDP-7 编写一个多任务、多用户操作系统。这个贝尔实验室研究机构的团队中最著名的两名成员是 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie。尽管 Unix 的许多概念都是其前身(Multics)的衍生物,但 Unix 团队早在 70 年代就决定用 C 语言重写这个小型操作系统,这是将 Unix 与其他操作系统区分开来的原因。当时,操作系统很少,更不要说可移植的操作系统。相反,由于它们的设计和底层语言的本质,操作系统与他们所编写的硬件平台紧密相关。而通过 C 语言重构 Unix、Unix 现在可以移植到许多硬件体系结构中。

Linux的兴起: 今天我们所说的 Linux 操作系统实际上是 90 年代初期的两个努力的结合。Richard Stallman 希望创建一个真正的自由而开放源代码的专有 Unix 系统的替代品。他正在以 GNU 的名义开发实用程序和程序,这是一种递归的说法,意思是“GNU‘s not Unix!”。虽然当时有一个内核项目正在进行,但事实证明这是一件很困难的事情,而且没有内核,自由和开源操作系统的梦想无法实现。而这是 Linus Torvald 的工作 – 生产出一种可工作和可行的内核,他称之为 Linux – 它将整个操作系统带入了生活。鉴于 Linus 使用了几个 GNU 工具(例如 GNU 编译器集合,即 GCC),GNU 工具和 Linux 内核的结合是完美的搭配。

Linux 发行版采用了 GNU 的组件、Linux 内核、MIT 的 X-Windows GUI 以及可以在开源 BSD 许可下使用的其它 BSD 组件。像 Slackware 和 Red Hat 这样的发行版早期的流行给了 20 世纪 90 年代的“普通 PC 用户”一个进入 Linux 操作系统的机会,并且让他们在工作和学术生活中可以使用许多 Unix 系统特有的功能和实用程序。

由于所有 Linux 组件都是自由和开放的源代码,任何人都可以通过一些努力来创建一个 Linux 发行版,所以不久后发行版的总数达到了数百个。

比较unix和linux: 到目前为止,我们已经了解了 Unix 的历史以及 Linux 的兴起,以及 GNU/自由软件基金会对 Unix 的自由和开源替代品的支持。让我们来看看这两个操作系统之间的差异,它们有许多共同的传统和许多相同的目标。

从用户体验角度来看,两者差不多!Linux 的很大吸引力在于操作系统在许多硬件体系结构(包括现代 PC)上的可用性以及类似使用 Unix 系统管理员和用户熟悉的工具的能力。

由于 POSIX 的标准和合规性,在 Unix 上编写的软件可以针对 Linux 操作系统进行编译,通常只有少量的移植工作量。在很多情况下,Shell 脚本可以在 Linux 上直接使用。虽然一些工具在 Unix 和 Linux 之间有着略微不同的标志或命令行选项,但许多工具在两者上都是相同的。

一方面要注意的是,macOS 硬件和操作系统作为主要针对 Linux 的开发平台的流行可能归因于类 BSD 的 macOS 操作系统。许多用于 Linux 系统的工具和脚本可以在 macOS 终端内轻松工作。Linux 上的许多开源软件组件都可以通过 Homebrew 等工具轻松获得。

Linux 和 Unix 之间的其他差异主要与许可模式有关:开源与专有许可软件。另外,在 Unix 发行版中缺少一个影响软件和硬件供应商的通用内核。对于 Linux,供应商可以为特定的硬件设备创建设备驱动程序,并期望在合理的范围内它可以在大多数发行版上运行。由于 Unix 家族的商业和学术分支,供应商可能必须为 Unix 的变体编写不同的驱动程序,并且需要许可和其他相关的权限才能访问 SDK 或软件的分发模型,以跨越多个二进制设备驱动程序的 Unix 变体。

随着这两个社区在过去十年中的成熟,Linux 的许多优点已经在 Unix 世界中被采用。当开发人员需要来自不属于 Unix 的 GNU 程序的功能时,许多 GNU 实用程序可作为 Unix 系统的附件提供。例如,IBM 的 AIX 为 Linux 应用程序提供了一个 AIX Toolbox,其中包含数百个 GNU 软件包(如 Bash、 GCC、 OpenLDAP 和许多其他软件包),这些软件包可添加到 AIX 安装包中以简化 Linux 和基于 Unix 的 AIX 系统之间的过渡。

专有的 Unix 仍然活着而且还不错,许多主要供应商承诺支持其当前版本,直到 2020 年。不言而喻,Unix 还会在可预见的将来一直出现。此外,Unix 的 BSD 分支是开源的,而 NetBSD、 OpenBSD 和 FreeBSD 都有强大的用户基础和开源社区,它们可能不像 Linux 那样显眼或活跃,但在最近的服务器报告中,在 Web 服务等领域它们远高于专有 Unix 的数量。

Linux 已经显示出其超越 Unix 的显著优势在于其在大量硬件平台和设备上的可用性。 树莓派(Raspberry Pi)受到业余爱好者的欢迎,它是由 Linux 驱动的,为运行 Linux 的各种物联网设备打开了大门。我们已经提到了 Android 设备,汽车(包括 Automotive Grade Linux)和智能电视,其中 Linux 占有巨大的市场份额。这个星球上的每个云提供商都提供运行 Linux 的虚拟服务器,而且当今许多最受欢迎的原生云架构都是基于 Linux 的,无论你是在谈论容器运行时还是 Kubernetes,或者是许多正在流行的无服务器平台。

其中一个最显著的代表 Linux 的优势是近年来微软的转变。如果你十年前告诉软件开发人员,Windows 操作系统将在 2016 年“运行 Linux”,他们中的大多数人会歇斯底里地大笑。 但是 Windows Linux 子系统(WSL)的存在和普及,以及最近宣布的诸如 Docker 的 Windows 移植版,包括 LCOW(Windows 上的 Linux 容器)支持等功能都证明了 Linux 在整个软件世界中所产生的影响 – 而且显然还会继续存在。

q4.qemu

qemu(quick emulator):这是一个模拟硬件环境的软件,利用它可以运行我们编译好的操作系统。

q5. Console,Terminal和Shell的区别

Terminal: 单词 Terminal 来源于 terminate,用于表示通信过程的“终端”端。过去,当你提到一个基于文本的工作环境时,你经常会听到"dumb terminal"(哑终端)这个词,在这样的环境下,你身旁的计算机只负责接受键盘输入并显示文字输出,而真正的工作发生在另一端的主机或大型计算机上。

TTY 或 “teletypewriter”(电传打字机) 是最早出现的终端。你会发现它是一个打字机而非现代更常见的电子屏幕。当你在上面打字的时候,你会在看到一张纸上文字的同时把它输入计算机。当计算机响应时,你会看到打字机自动在同一张纸上打印输出结果。

Console: 在20世纪中期,人们的起居室里会有一种家具,叫做控制台或陈列柜。而在计算机领域,控制台指的是计算机的操控台或者一个内置屏幕和键盘的机柜,但它本质上仍是一个终端(计算机领域)。从(计算机)技术上讲,控制台是硬件设备,而终端则是其内部运行的软件程序。

而在软件世界中提到控制台和终端时,它们实际上是同义词。(例如IDE和编辑器中的内置终端,也叫控制台)

Shell(操作系统外壳,区别于操作系统内核): 之前提到的终端,会接受用户的输入并将其发送给另一个程序,这个应用程序就是Shell。Shell 会接收你通过终端/控制台输入的命令并将其"翻译"成操作系统内核可以理解的语言,然后调用相应的应用程序,最后生成输出并将其传递回终端以显示给用户。这里是一些常见的shell:

bash, fish, zsh, ksh, sh, tsch
PowerShell, cmd, pwsh
yori, 4dos, command.com
注意:你对终端的选择不会也不应该影响你对Shell的选择,例如,理论上你可以使用Windows Terminal作为你的终端,并使用zsh作为你的Shell(这实际上不太可行,因为zsh不能很好地运行在Windows操作系统上,除非你使用WSL)

q6.环境搭建

🔗:https://brew.sh

------------------正片开始-------------------------

💻:MacBook Pro M2

安装工具:

1
$ xcode-select --install

安装Homebrew:

1
$ /usr/bin/ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"

安装RISC-V compiler toolchain:

1
2
$ brew tap riscv/riscv
$ brew install riscv-tools

修改环境变量:

1
PATH=$PATH:/usr/local/opt/riscv-gnu-toolchain/bin

安装qemu模拟器:

1
brew install qemu

q7.RISC-V

1.什么是RISC和CISC?

RISC(精简指令集计算机,Reduced Instruction Set Computer-RISC)和CISC(复杂指令集计算机,Complex Instruction Set Computer-CISC)是CPU的两种架构,区别在于不同的CPU设计理念和方法。早期的CPU全部是CISC架构。

计算机性能的提高可以通过增加硬件的复杂性来获得,随着集成电路技术,特别是VLSI(超 大规模集成电路)技术的迅速发展,硬件工程师可以通过不断增加可实现复杂功能的指令和多种灵活的编址方式软件编程方便和提高程序的运行速度,相应地,硬件越来越复杂,造价也相应提高。通过提供复杂指令来提高性能的方法,顾名思义,也就叫做CISC。一般CISC计算机所含的指令数目至少300条,甚至超过500条。CISC的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。

针对CISC的这些弊病,David Patterson教授等人提出了精简指令的设想,即指令系统应当只包含那些使用频率很高的少量指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言.按照这个原则发展而成的计算机被称为精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer-RISC)结构。RISC架构要求软件来指定各个操作步骤。上面的例子如果要在RISC架构上实现,将ADDRA, ADDRB中的数据读入寄存器,相乘和将结果写回内存的操作都必须由软件来实现,比如:MOV A, ADDRA; MOV B, ADDRB; MUL A, B; STR ADDRA, A。这种架构可以降低CPU的复杂性以及允许在同样的工艺水平下生产出功能更强大的CPU,但对于编译器的设计有更高的要求。


2.RISC-V

在2010年,伯克利研究团队要设计一款CPU,然而,英特尔对X86的授权卡的很严,ARM的指令集授权很贵,MIPS、SPARC、Open Power也都需要各自的公司授权。在选择很有限的情况下,伯克利的研究团队决定从零开始设计一套全新的指令集。而被很多媒体大肆宣扬也让人振奋的是,伯克利的研究团队4名成员仅用了3个月就完成了RISC-V的指令集开发。目前,伯克利研究团队已经完成了基于RISC-V指令集的顺序执行的64位处理器核心(代号为Rocket),并前后基于45nm与28nm工艺进行了12次流片。Rocket芯片主频1GHz,与ARM Cortex-A5相比,实测性能较之高10%,面积效率高49%,单位频率动态功耗仅为Cortex-A5的43%。在嵌入式领域,Rocket已经可以和ARM争市场了。

RISC-V指令集是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA),RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V指令集完全开源,设计简单,易于移植Unix系统,模块化设计,完整工具链,同时有大量的开源实现和流片案例,已在社区得到大力支持。它虽然不是第一个开源的的指令集(ISA),但它是第一个被设计成可以根据具体场景可以选择适合的指令集的指令集架构。基于RISC-V指令集架构可以设计服务器CPU、家用电器CPU、工控CPU和传感器中的CPU。

在处理器领域,目前主流的架构为x86与ARM架构,但它们作为商用的架构,为了能够保持架构的向后兼容性,其不得不保留许多过时的定义。久而久之就变得极为冗长。RISC-V架构相对而言不用向后兼容。目前的“RISC-V架构文档”分为“指令集文档”(riscv-spec-v2.2.pdf)和“特权架构文档”(riscv-privileged-v1.10.pdf)。“指令集文档”的篇幅为145页,而“特权架构文档”的篇幅也仅为91页。相对上手和入门较快。


q8.echo

echo命令是Linux系统中的一个常用命令,用于向标准输出流打印参数。

echo的基本语法是:echo [选项] [参数]

echo命令的参数可以是字符串,也可以是变量。echo会将参数原样输出到标准输出。


例如:

echo “hello world”
会输出:
hello world

echo $PATH
会输出PATH环境变量的值。