1. Historia del desarrollo
La evolución de las herramientas informáticas ha pasado por diferentes etapas, desde lo simple a lo complejo, desde el nivel bajo hasta el avanzado, como desde los nudos en "Knots" hasta cálculos, ábaco, regla de cálculo, ordenador mecánico, etc. Desempeñaron sus respectivos papeles históricos en diferentes períodos históricos y también inspiraron las ideas de desarrollo de las computadoras electrónicas modernas.
Del 65438 al 0889, el científico estadounidense Herman Hollerith desarrolló un tabulador electrónico basado en electricidad para almacenar datos de cálculo.
En 1930, la científica estadounidense Vaneva Bush construyó el primer ordenador electrónico analógico del mundo.
El 4 de febrero de 1946, se lanzó en la Universidad de Pensilvania la primera computadora electrónica del mundo, la "Calculadora numérica electrónica ENIAC", personalizada por el ejército estadounidense. Eniac (nombre chino: ENIAC) fue desarrollado por el campo de pruebas de armas de Auberdine en los Estados Unidos para satisfacer las necesidades de los cálculos balísticos. Esta calculadora utiliza 17.840 tubos de electrones, mide 80 pies por 8 pies y pesa 28 toneladas. Su consumo de energía es de 170 kW, su velocidad de cálculo es de 5.000 operaciones por segundo y su costo es de aproximadamente 487.000 dólares estadounidenses. La llegada de ENIAC tiene un significado trascendental y presagia la llegada de la era de las computadoras electrónicas. En los siguientes 60 años, la tecnología informática se desarrolló a un ritmo alarmante y la relación precio/rendimiento de cualquier tecnología podría mejorar en 6 órdenes de magnitud en 30 años.
Primera generación: máquina digital de tubos (1946-1958)
En términos de hardware, los componentes lógicos son tubos de vacío y la memoria principal es una línea de retardo de mercurio, un osciloscopio de rayos catódicos, memoria electrostática, tambor magnético, núcleo magnético. El almacenamiento externo utiliza cinta magnética. El software utiliza lenguaje de máquina y lenguaje ensamblador. Las áreas de aplicación son principalmente la informática militar y científica.
Las desventajas son su gran tamaño, alto consumo de energía y poca confiabilidad. Era lento (normalmente entre miles y decenas de miles de operaciones por segundo) y caro, pero sentó las bases para el futuro de la informática.
Segunda Generación: Máquina Digital de Transistores (1958-1964)
Los campos de aplicación de los sistemas operativos, los lenguajes de alto nivel y sus compiladores en software se concentran principalmente en la informática científica y procesamiento de transacciones y comenzó a ingresar al campo del control industrial. Se caracteriza por un tamaño más pequeño, menor consumo de energía, mayor confiabilidad, velocidad de computación más rápida (generalmente 654,38 millones de veces por segundo, hasta 3 millones de veces) y un rendimiento mejor que las 654,38 computadoras de la generación 0.
La tercera generación: máquina digital de circuitos integrados (1964-1970)
En términos de hardware, se utilizan circuitos integrados de pequeña y mediana escala (MSI, SSI) como componentes lógicos, y el núcleo magnético todavía se utiliza como memoria principal. En cuanto al software, existen sistemas operativos de tiempo compartido y métodos de programación estructurados y a gran escala. Se caracteriza por una velocidad más rápida (generalmente de varios millones a decenas de millones de veces por segundo), una confiabilidad significativamente mejorada, precios aún más reducidos y productos que avanzan hacia la generalización, serialización y estandarización. Los campos de aplicación comenzaron a ingresar a los campos de procesamiento de textos y procesamiento de gráficos e imágenes.
Cuarta generación: Computadoras de circuitos integrados a gran escala (1970 hasta la actualidad)
En términos de hardware, los componentes lógicos son circuitos integrados de gran y muy gran escala (LSI y VLSI ). En términos de software, han surgido sistemas de gestión de bases de datos, sistemas de gestión de redes y lenguajes orientados a objetos. En 1971, nació en Silicon Valley el primer microprocesador del mundo, lo que marcó el comienzo de una nueva era de microcomputadoras. Los campos de aplicación están pasando gradualmente de la informática científica, la gestión de transacciones y el control de procesos a las familias.
Debido al desarrollo de la tecnología de integración, los chips semiconductores están más integrados. Cada chip puede acomodar decenas de miles o incluso millones de transistores, y los operadores y controladores pueden concentrarse en un solo chip, de ahí la aparición de los microprocesadores. Se puede ensamblar en microcomputadoras utilizando circuitos integrados de gran y muy gran escala, es decir, microcomputadoras o PC. Las microcomputadoras son pequeñas, baratas y fáciles de usar, pero sus funciones y velocidad de computación han alcanzado o incluso superado las de las computadoras grandes en el pasado. Por otro lado, varios chips lógicos fabricados a partir de circuitos integrados de gran y ultra gran escala se convierten en supercomputadoras, que no son muy grandes pero pueden operar a una velocidad de 100 millones o incluso miles de millones de operaciones. En nuestro país, tras el exitoso desarrollo de la supercomputadora Galaxy I con 100 millones de operaciones por segundo en 1983, en 1993 se desarrolló con éxito la supercomputadora paralela de propósito general Galaxy II con mil millones de operaciones por segundo. Este período también produjo una nueva generación de lenguajes de programación, sistemas de gestión de bases de datos y software de red.
A medida que los componentes físicos y los dispositivos cambian, no solo se actualiza la computadora host, sino que sus dispositivos externos también cambian constantemente. Por ejemplo, la memoria externa se ha desarrollado desde el tubo de visualización de rayos catódicos original hasta núcleos y tambores magnéticos, y luego hasta discos magnéticos universales. Ahora hay discos ópticos que son más pequeños en tamaño, de mayor capacidad y más rápidos en velocidad.
Dos. Características principales
Velocidad de operación rápida: el circuito interno de la computadora puede completar varias operaciones aritméticas a alta velocidad y con precisión. Ahora la velocidad informática de los sistemas informáticos ha alcanzado billones de operaciones por segundo, y las microcomputadoras pueden alcanzar más de 100 millones de operaciones por segundo, lo que puede resolver una gran cantidad de problemas informáticos científicos complejos. Por ejemplo, el cálculo de las órbitas de los satélites, los cálculos de las represas y los cálculos meteorológicos de 24 horas llevan años o incluso décadas, pero en la sociedad moderna, solo lleva unos minutos completarlos usando computadoras.
Alta precisión de cálculo: El desarrollo de la ciencia y la tecnología, especialmente el desarrollo de tecnología de punta, requiere una precisión de cálculo muy alta. La razón por la cual los misiles controlados por computadora pueden alcanzar con precisión el objetivo previsto es inseparable del cálculo preciso de la computadora. Una computadora general puede tener una docena o incluso docenas de bits significativos (binarios), y la precisión del cálculo puede oscilar entre unas pocas milésimas y unas pocas millonésimas, lo que está fuera del alcance de cualquier herramienta informática.
Gran capacidad de operación lógica: las computadoras no solo pueden calcular con precisión, sino que también tienen funciones de operación lógica y pueden comparar y juzgar información. La computadora puede guardar datos, programas, resultados intermedios y resultados finales, y ejecutar automáticamente la siguiente instrucción según los resultados del juicio para que el usuario pueda llamar en cualquier momento.
Gran capacidad de almacenamiento: La memoria de la computadora tiene características de memoria y puede almacenar una gran cantidad de información, incluida no solo información diversa, sino también programas que procesan estos datos.
Alto grado de automatización: debido a que las computadoras tienen la capacidad de memoria y juicio lógico, las personas pueden colocar grupos de programas preprogramados en la memoria de la computadora. Bajo el control de un programa, una computadora puede funcionar de forma continua y automática sin intervención humana.
Coste-rendimiento: Casi todos los hogares tienen un ordenador, que es cada vez más popular. En el siglo XXI, los ordenadores se convertirán en uno de los electrodomésticos imprescindibles en todo hogar. Las computadoras se están desarrollando rápidamente, incluidas las de escritorio y portátiles.
Tres. Categoría principal
Supercomputadora
Por lo general, se refiere a una computadora compuesta por cientos de miles o más procesadores, que pueden calcular problemas grandes y complejos que las PC y servidores comunes no pueden completar. Una supercomputadora es una computadora con las funciones más poderosas, la velocidad de computación más rápida y la mayor capacidad de almacenamiento. Es un símbolo importante del nivel de desarrollo científico y tecnológico del país y de su fortaleza nacional integral. Las supercomputadoras tienen las mayores capacidades de computación paralela y se utilizan principalmente para computación científica. Realiza tareas informáticas de alta velocidad y gran escala en los campos de la meteorología, el ejército, la energía, el aeroespacial, la minería y otros. Desde un punto de vista estructural, aunque tanto los superordenadores como los servidores pueden ser sistemas multiprocesador, no existe una diferencia sustancial entre ambos. Pero las supercomputadoras modernas utilizan sistemas de clúster y prestan más atención al desempeño de las operaciones de punto flotante. Se puede observar que son servidores de alto rendimiento enfocados a la informática científica y son muy caros.
Computadora de red
1. Servidor
Se refiere específicamente a algunas computadoras de alto rendimiento que pueden brindar servicios al mundo exterior a través de la red.
En comparación con las computadoras comunes, requiere mayor estabilidad, seguridad y rendimiento, por lo que se diferencia de las computadoras comunes en términos de CPU, chipset, memoria, sistema de disco, red y otro hardware. El servidor es un nodo de la red. Almacena y procesa el 80% de los datos y la información de la red y juega un papel importante en la red. Son computadoras de alto rendimiento que brindan diversos servicios a las computadoras cliente. Su alto rendimiento incluye principalmente capacidades informáticas de alta velocidad, operación confiable a largo plazo y poderosas capacidades de procesamiento de datos externos. La composición de un servidor es similar a la de una computadora común, incluyendo procesador, disco duro, memoria, bus del sistema, etc. Sin embargo, dado que está especialmente formulado para aplicaciones de red específicas, existe una gran diferencia entre servidores y microcomputadoras en términos de potencia de procesamiento, estabilidad, confiabilidad, seguridad, escalabilidad y capacidad de administración. Los servidores incluyen principalmente servidores de red (DNS, DHCP), servidores de impresión, servidores de terminal, servidores de disco, servidores de correo, servidores de archivos, etc.
2. Estación de trabajo
Es un ordenador de alto rendimiento basado en ordenadores personales y en computación en red distribuida. Está orientado principalmente a campos de aplicación profesionales y dispone de potente informática de datos y gráficos e imágenes. Capacidades de procesamiento. Está diseñado y desarrollado para satisfacer las necesidades de campos profesionales como diseño de ingeniería, producción de animación, investigación científica, desarrollo de software, gestión financiera, servicios de información y simulación. La característica más destacada de la estación de trabajo es su potente capacidad de intercambio de gráficos, por lo que se ha utilizado rápidamente en el campo de los gráficos y las imágenes, especialmente en el campo del diseño asistido por ordenador. Un producto típico es la estación de trabajo de la serie Sun de la American Sun Company.
Una estación de trabajo sin disco se refiere a una computadora que no tiene disquetes, discos duros ni unidades ópticas conectadas a la LAN. En un sistema de red, el sistema operativo y el software de aplicación utilizado por las estaciones de trabajo se colocan en el servidor. Siempre que el administrador del sistema complete la administración y el mantenimiento del servidor, la actualización e instalación del software solo debe configurarse una vez y todas las computadoras de toda la red pueden usar el nuevo software. Por tanto, las estaciones de trabajo sin disco tienen las ventajas de ahorro de costes, alta seguridad del sistema, fácil gestión y mantenimiento, etc., que resultan muy atractivas para los administradores de red.
El principio de funcionamiento de la estación de trabajo sin disco es que el chip de arranque (ROM de arranque) de la tarjeta de red envía el número de solicitud de arranque al servidor en diferentes formas. Después de recibirlo, el servidor envía los datos de arranque a la estación de trabajo según diferentes mecanismos. Después de que la estación de trabajo descarga los datos de inicio, el control del sistema se transfiere desde la ROM de inicio a un área específica de la memoria y se inicia el sistema operativo.
Según los diferentes mecanismos de inicio, las estaciones de trabajo sin disco de uso común se pueden dividir en RPL y PXE. RPL significa Carga inicial remota del programa, comúnmente utilizado en Windows95. PXE es una versión mejorada de RPL, que es la abreviatura de entorno de ejecución previo al arranque. La diferencia entre ellos es que RPL es una ruta estática, mientras que PXE es una ruta dinámica. Su protocolo de comunicación utiliza TCP/IP para lograr una conexión eficiente y confiable a Internet. Se utiliza comúnmente en Windows98, Windows NT, Windows2000 y Windows XP.
3. Centro
Un hub es un dispositivo de red que comparte medios. Su función puede entenderse simplemente como conectar algunas máquinas para formar una red de área local. El propio centro no reconoce la dirección de destino. Todos los puertos del concentrador compiten por el ancho de banda de un canal compartido, por lo que a medida que aumenta la cantidad de nodos de la red y aumenta la transferencia de datos, el ancho de banda disponible para cada nodo disminuye. Además, el hub transmite datos en forma de transmisión, es decir, transmite datos a todos los puertos. Por ejemplo, cuando el host A en la misma LAN envía datos al host B, el paquete de datos se envía en forma de transmisión en la red basada en HUB y la misma información se envía a todos los nodos de la red al mismo tiempo. cada terminal verifica el encabezado de la información de dirección del paquete de datos para decidir si lo recibe. De hecho, en términos generales, solo un nodo terminal recibe datos y los envía a todos los nodos. Esto puede causar fácilmente congestión de la red e invalidar la mayor parte del tráfico de datos, lo que hace que la eficiencia de transmisión de datos de toda la red sea bastante baja. Por otro lado, dado que cada nodo puede monitorear los paquetes de datos enviados, fácilmente puede traer algunos riesgos de inseguridad a la red.
4. Conversión
Switch es un término general para designar a la tecnología que envía la información a transmitir a la ruta correspondiente que cumple con los requisitos a través de equipos manuales o automáticos según las necesidades de información. transmisión en ambos extremos de la comunicación. Un conmutador generalizado es un dispositivo que realiza funciones de intercambio de información en un sistema de comunicación. Es un producto mejorado del hub. Tiene un aspecto muy similar y tiene aproximadamente las mismas funciones que el hub. Sin embargo, los dos difieren en el rendimiento: los concentradores usan ancho de banda compartido, mientras que los conmutadores usan ancho de banda exclusivo. En otras palabras, todos los puertos del conmutador tienen un ancho de banda de canal dedicado para garantizar una transmisión de datos rápida y eficiente en cada puerto. El conmutador proporciona a los usuarios conexiones punto a punto exclusivas y los paquetes de datos solo se envían al puerto de destino, no a todos los puertos. Es difícil para otros nodos monitorear la información enviada, por lo que cuando hay muchas máquinas o una gran cantidad de datos, no es fácil causar congestión en la red. También garantiza la seguridad de la transmisión de datos y mejora en gran medida la eficiencia de la transmisión. La diferencia entre los dos es obvia.
5. Enrutador
Un enrutador es un dispositivo de red responsable del enrutamiento. Encuentra una ruta de red con el menor tráfico entre múltiples rutas en Internet y se la proporciona a los usuarios para que se comuniquen. Los enrutadores se utilizan para conectar múltiples redes separadas lógicamente para proporcionar a los usuarios la mejor ruta de comunicación. Los enrutadores utilizan tablas de enrutamiento para elegir rutas para la transmisión de datos. Una tabla de enrutamiento contiene una lista de direcciones de red y distancias entre direcciones. Los enrutadores utilizan tablas de enrutamiento para encontrar la ruta correcta que debe tomar un paquete desde su ubicación actual hasta su dirección de destino. Los enrutadores utilizan el algoritmo de tiempo mínimo o el algoritmo de ruta óptima para ajustar la ruta de transmisión de información. Los enrutadores se crean después de los conmutadores, al igual que los conmutadores se crean después de los concentradores, por lo que los enrutadores y conmutadores también están relacionados entre sí y no son dispositivos completamente independientes. Los enrutadores superan principalmente las deficiencias de los conmutadores que no pueden reenviar paquetes de datos a las rutas.
Los conmutadores y enrutadores son ordenadores de red especiales cuyo hardware se basa en CPU, memoria e interfaces, y cuyo software se basa en el sistema operativo de Internet IOS.
Los conmutadores y enrutadores, al igual que las PC, tienen una unidad central de procesamiento (CPU). Las CPU de diferentes conmutadores y enrutadores son generalmente diferentes. La CPU es el centro de procesamiento de conmutadores y enrutadores.
La memoria es donde los conmutadores y enrutadores almacenan información y datos. Los conmutadores y enrutadores CISCO tienen los siguientes componentes de memoria:
La ROM (memoria de solo lectura) almacena el conmutador, la autoprueba (post) de encendido del enrutador, el cargador de arranque y parte o la totalidad del IOS. Las ROM de conmutadores y enrutadores se pueden borrar para que se pueda actualizar el IOS.
La RAM (memoria de acceso aleatorio) es similar a la memoria de acceso aleatorio de una PC. Proporciona almacenamiento temporal de información y guarda la tabla de enrutamiento actual y la información de configuración.
La NVRAM (memoria de acceso aleatorio no volátil) almacena los archivos de configuración de inicio de conmutadores y enrutadores. La NVRAM se puede borrar y la información de configuración del conmutador y del enrutador se puede copiar a la NVRAM.
Memoria flash La memoria flash se puede borrar y programar y se utiliza para almacenar otras versiones de CISCO IOS y para actualizar IOS para conmutadores y enrutadores.
Las interfaces se utilizan para conectar conmutadores y enrutadores a la red y se pueden dividir en interfaces LAN e interfaces WAN. Debido a los diferentes modelos de conmutadores y enrutadores, la cantidad y el tipo de interfaces también son diferentes. Las interfaces comunes incluyen principalmente las siguientes:
Puerto serie síncrono de alta velocidad, que puede conectarse a DDN, Frame Relay, X.25 y PSTN.
Puerto serie síncrono/asíncrono, este puerto se puede configurar en modo de trabajo síncrono a través del software.
Puerto AUI, también conocido como Puerto de Cable Grueso. Normalmente, se requiere un convertidor externo (AUI-RJ45) para conectarse a Ethernet 10/100Base-T.
El puerto RDSI se puede conectar a la red RDSI (2B D) y se puede utilizar como LAN para acceder a Internet.
El puerto AUX es un puerto asíncrono utilizado principalmente para configuración remota, respaldo de acceso telefónico y conexión con módem. Admite control de flujo de hardware.
El puerto de consola es un puerto asíncrono que se conecta principalmente a un terminal o a una computadora que ejecuta un programa de emulación de terminal. Los conmutadores y enrutadores se configuran localmente. No se admite el control de flujo de hardware.
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