Un sistema informático completo se compone de dos partes: un sistema hardware y un sistema software. La composición del sistema de microcomputadora se muestra en la Figura 2-1. Hardware se refiere a varios dispositivos electrónicos visibles y tangibles de la computadora y es la base material del sistema informático. El software se refiere a programas y sistemas de datos, que se encuentran entre los usuarios y los sistemas de hardware. Aunque las personas no pueden verlos ni tocarlos, pueden sentir su existencia. El hardware es la base sobre la que se construye y soporta el software, y el software es el alma del sistema informático.
Figura 2-1 La composición de un sistema de microcomputadora
1. Sistema de hardware de computadora
El sistema de hardware de computadora está compuesto por una unidad aritmética, un controlador y una memoria interna. , entrada Consta de 5 componentes funcionales básicos de equipos y equipos de salida, así como interfaces, equipos auxiliares, etc.
1. Unidad Central de Procesamiento (CPU)
CPU (Unidad Central de Procesamiento) significa unidad central de procesamiento, también conocida como unidad central de procesamiento, que consta de controlador (unidad de control) y aritmética. unidad Se compone de tres partes (unidad lógica) y registro (unidad de almacenamiento). Los microordenadores suelen integrar los tres en un chip de circuito integrado de gran escala, también llamado microprocesador. A partir del análisis de la estructura interna, la CPU se puede dividir en unidad de operación de número entero, unidad de operación de punto flotante, unidad mmX, unidad de caché L1 y registro, etc. La función de la unidad aritmética es realizar operaciones aritméticas y operaciones lógicas; la función del controlador es controlar el trabajo coordinado de varios componentes funcionales de la computadora, principalmente para controlar la transmisión y el procesamiento de datos entre los dispositivos de entrada y salida y la memoria. Los registros se utilizan para almacenar temporalmente diversa información de datos que participan en las operaciones, incluida información de datos, información de dirección, información de control, etc.
La CPU se ha desarrollado desde su prototipo hasta la actualidad a medida que la tecnología de fabricación se vuelve cada vez más avanzada, su estructura se vuelve cada vez más compleja, su frecuencia principal se vuelve cada vez más alta y su nivel de integración se vuelve cada vez más fuerte. Pentium II integra 7,5 millones de transistores, tiene un caché secundario y tiene una frecuencia de 450MHz. La cantidad de transistores integrados en P4 llega a 20 millones y la frecuencia principal alcanza más de 2 GHz. La CPU es el dispositivo central de la computadora. En lo que respecta a las microcomputadoras, el rendimiento de la CPU puede reflejar aproximadamente el rendimiento de la máquina configurada con ella.
2. Memoria
La memoria se divide en dos categorías: memoria interna y memoria externa.
(1) Memoria interna La memoria interna se denomina memoria o memoria principal. La computadora sólo puede ejecutar los programas y datos a ejecutar almacenándolos en la memoria. La memoria generalmente se compone de memoria semiconductora. La memoria de semiconductores se puede dividir en tres categorías principales: memoria RAM de acceso aleatorio, memoria ROM de sólo lectura y memoria especial.
La RAM se puede leer y escribir, y el contenido almacenado desaparece inmediatamente después de que se apaga la alimentación. La RAM se puede dividir en dos categorías: dinámica (DRAM) y estática (SRAM). Las computadoras de escritorio generales usan DRAM como memoria interna, pero sus velocidades de lectura y escritura son lentas. La SRAM tiene velocidades de lectura y escritura mucho más rápidas que la DRAM, pero es más grande y más cara.
La ROM solo puede leer información de datos originales. El contenido almacenado original es escrito una vez por el fabricante. Los usuarios no pueden escribir contenido nuevo. El contenido almacenado no desaparecerá después de un corte de energía. una computadora. La ROM se puede dividir en ROM programable (programable), ROM programable borrable (programable borrable) y ROM programable borrable eléctricamente (programable borrable eléctricamente). Por ejemplo, el contenido almacenado en EPROM se puede borrar mediante exposición a luz ultravioleta, lo que permite cambiar su contenido repetidamente.
La caché es una memoria especial que se integra dentro de la CPU o en la placa base y se utiliza para guardar temporalmente información de datos durante el funcionamiento de la CPU. Dado que las instrucciones y los datos almacenados en caché funcionan a la misma frecuencia que la CPU, se puede reducir la cantidad de intercambios de datos entre la CPU y la memoria y se puede mejorar la eficiencia informática de la CPU.
(2) Almacenamiento externo El almacenamiento externo también se denomina almacenamiento auxiliar, denominado almacenamiento externo o almacenamiento auxiliar, como disquetes, discos duros, discos ópticos, discos U, etc., todos pertenecen al almacenamiento externo. almacenamiento. La memoria externa generalmente se puede utilizar como dispositivo de entrada/salida.
① Disquete y controlador de disquete (grabado como FDD).
Un disquete es un disco de plástico blando recubierto con material magnético que puede almacenar datos e información. Se coloca en una funda protectora de plástico para facilitar su almacenamiento y portabilidad. La unidad de disquete, denominada unidad de disquete, es un dispositivo que se utiliza para hacer girar el disquete y leer y escribir en el disquete al mismo tiempo. En realidad, es un dispositivo de entrada y salida, y la velocidad de lectura y escritura. Los datos son mucho más lentos que los de un disco duro.
Los disquetes se dividen en dos especificaciones: 5,25 pulgadas y 3,5 pulgadas según el diámetro del disco. Actualmente se han eliminado los discos de 5,25 pulgadas. Hay tres tipos de capacidades de disquete: 720 MB, 1,44 MB y 2,88 MB. El más utilizado es un disquete de alta densidad de doble cara con una capacidad de 1,44 MB.
②Almacenamiento en disco duro. El disquete duro (HD) y el controlador de disquete duro (HDD) son importantes dispositivos de almacenamiento externo de las microcomputadoras y pueden almacenar grandes cantidades de información. Es un dispositivo sellado que convierte el cabezal magnético, el disco y los componentes de la unidad, así como el circuito de lectura y escritura, en un todo sellado, denominado disco duro. Los discos duros tienen las ventajas de gran capacidad, rápida velocidad de lectura y escritura, gran estabilidad y larga vida útil.
Los discos duros vienen en varias especificaciones, como 5,25 pulgadas, 3,5 pulgadas y 2,5 pulgadas. La capacidad de los discos duros utilizados hoy en día en las microcomputadoras es generalmente superior a 40G. Actualmente, los discos duros móviles también son más populares.
③Disco compacto. La información multimedia se digitaliza para formar cinco tipos de datos: texto, gráficos, imágenes, audio y vídeo. Guardar estos datos requiere una gran cantidad de espacio de almacenamiento, disquetes y discos duros. Los discos ópticos no sólo pueden lograr un almacenamiento de datos de alta densidad, sino que también tienen las ventajas de portabilidad, gran capacidad de almacenamiento, largo tiempo de almacenamiento, buena estabilidad de trabajo y bajo precio. Por ejemplo, un CD-ROM normal de 12 cm tiene una capacidad de 700 MB y un tiempo de almacenamiento de hasta 100 años. Un DVD tiene una capacidad de almacenamiento mucho mayor que un CD-ROM. Por lo tanto, los discos ópticos son actualmente uno de los dispositivos de almacenamiento externo ideales y más utilizados.
Los tipos de almacenamiento en disco óptico incluyen CD-ROM (solo lectura), CD-R (grabable), CD-RW (regrabable), DVD-ROM (DVD de solo lectura), etc.
El disco óptico debe leer la información a través de la unidad de disco óptico. La velocidad de transferencia de datos es un indicador técnico importante para medir la unidad de disco óptico. En la actualidad, la velocidad de transferencia de datos de la unidad de disco óptico ha excedido. 50 veces (la tasa de transferencia base de la velocidad doble es 150 KB/S), tasa de transferencia de datos de hasta 7500 KB/S. Los discos ópticos también son un periférico imprescindible para los ordenadores multimedia.
④Disco U (Sólo Disco). El disco U es una nueva generación de memoria móvil basada en la interfaz USB. Integra tecnologías avanzadas y nuevas, como el bus serie universal (USB) y la memoria flash (memoria flash), y puede almacenar de 16 MB a 2000 MB de información de datos. El disco U no requiere controlador, puede ser plug and play, tiene almacenamiento conveniente y rápido, gran capacidad de almacenamiento, tamaño pequeño, fácil de transportar y tiene las características de resistencia a golpes, a prueba de humedad, antimagnético, alto y bajo. resistencia a la temperatura, etc. Es el preferido por la mayoría de los usuarios de computadoras. En la actualidad, muchas microcomputadoras ya no están equipadas con unidades de disquete. Además de depender de CD, discos duros móviles y redes para intercambiar datos con el mundo exterior, utilizar discos U también es una buena opción.
3. Dispositivo de entrada
El dispositivo de entrada es un dispositivo que transmite información al ordenador desde el mundo exterior. Los dispositivos de entrada más utilizados en las computadoras hoy en día incluyen teclados y ratones. Además, hay entrada de voz, entrada de escritura a mano, entrada de códigos de barras, pantalla táctil y escáneres, cámaras, cámaras digitales, videocámaras digitales y otros dispositivos.
4. Dispositivo de salida
El dispositivo de salida es un dispositivo utilizado por la computadora para transmitir información al mundo exterior. Los dispositivos de salida más utilizados en las computadoras actualmente incluyen monitores, impresoras, trazadores, etc.
Con el desarrollo de la tecnología multimedia y la tecnología de redes, se utilizan cada vez más nuevos dispositivos de entrada y salida, como cámaras digitales y cámaras de vídeo digitales.
5. Otros equipos auxiliares
Además de la tarjeta de visualización, la computadora también cuenta con los dispositivos de interfaz necesarios, como tarjetas de sonido, módems y tarjetas de red. Su función principal es ser responsable de la conversión de diferentes formularios de información de datos y el almacenamiento en búfer del tráfico de información.
2. Sistema de software informático
Software es el término general para diversos programas que soportan el funcionamiento de una computadora, así como diversos materiales técnicos para el desarrollo, uso y mantenimiento de estos programas.
Un sistema informático sin software se denomina "bare metal". El software es el puente entre el hardware informático y los usuarios. El software se divide en dos categorías: software de sistema y software de aplicación según sus funciones.
1. Software del sistema
El software del sistema incluye el sistema operativo y el software del sistema auxiliar. Su función principal es simplificar el funcionamiento de la computadora, aprovechar al máximo el rendimiento del hardware y respaldar el funcionamiento del software de la aplicación. y brindar servicios, y tiene características Básicas como versatilidad y fundamentalidad.
(1) Sistema operativo El sistema operativo puede considerarse como la expansión de primer nivel del hardware. Es la parte más básica del software y se utiliza para respaldar el desarrollo y operación de otro software. El sistema operativo está compuesto por una serie de módulos con funciones de control y gestión. Realiza el control y gestión de todos los recursos de software y hardware de la computadora, para que la computadora pueda funcionar de manera automática, coordinada y eficiente. Cualquier usuario utiliza el ordenador a través del sistema operativo.
(2) Software del sistema auxiliar El software del sistema auxiliar también se denomina software de herramienta. Incluyendo sistemas de procesamiento de lenguaje, sistemas de gestión de bases de datos, programas de servicios de depuración y diagnóstico, etc.
①Programa de procesamiento del lenguaje. El sistema de procesamiento de lenguaje se encuentra jerárquicamente entre el sistema operativo y el software de aplicación. Su función es compilar (o interpretar) programas de aplicación escritos en lenguajes de alto nivel en programas equivalentes en lenguaje de máquina que pueden ser ejecutados directamente por la computadora. Los lenguajes de programación informática generalmente se dividen en tres categorías, de menor a mayor: lenguaje de máquina, lenguaje ensamblador y lenguaje de alto nivel.
Lenguaje de máquina. El lenguaje de máquina es un lenguaje de programación de computadoras orientado a máquinas y expresado directamente en instrucciones de código binario. Los programas escritos en este lenguaje pueden ser entendidos y ejecutados directamente por la máquina, y el código se refina y se ejecuta rápidamente. Sin embargo, el código de instrucción es difícil de recordar, el programa es difícil de modificar y es difícil de comunicar, lo que dificulta que los programadores comunes lo dominen. Dado que la computadora solo puede reconocer programas en lenguaje de máquina representados por códigos binarios, cualquier programa fuente en lenguaje de alto nivel debe finalmente compilarse en un programa de código binario antes de poder ejecutarse en la computadora.
b.Lenguaje ensamblador. El lenguaje ensamblador (lenguaje ensamblador) es una simbolización del lenguaje de máquina. Los mnemotécnicos en inglés se utilizan para representar las instrucciones de operación binaria correspondientes en lenguaje de máquina, por lo que todavía está orientado a la máquina. El programa fuente escrito en lenguaje ensamblador no puede ser ejecutado directamente por la máquina. Debe traducirse a un programa de destino en lenguaje de máquina a través de un software del sistema llamado ensamblador, y luego el programa en lenguaje de máquina se puede generar mediante el enlace de direcciones antes de que pueda ejecutarse. Este proceso de traducción se llama ensamblaje. En comparación con el lenguaje de máquina, el lenguaje ensamblador tiene grandes mejoras en escritura, modificación, lectura, etc., pero aún es difícil de dominar.
c.Lenguaje de alto nivel. Para facilitar la escritura de programas, la gente ha acordado algunos lenguajes simbólicos que son similares al lenguaje natural humano, llamados lenguajes de programación de alto nivel, y los programas escritos en ellos se denominan "programas fuente en lenguajes de alto nivel". Los programas fuente en lenguajes de alto nivel no pueden ser entendidos ni ejecutados directamente por computadoras, y deben traducirse y convertirse en programas de código binario que puedan ser ejecutados directamente por máquinas. Hay dos formas de traducción: una es la compilación, que consiste en traducir todo el programa fuente a un programa de destino en lenguaje de máquina equivalente a la vez, y luego vincularlo y ejecutarlo; la otra es la interpretación, que no produce un programa de destino completo; pero traduce las declaraciones del programa en paralelo con la ejecución.
Los lenguajes de programación de alto nivel comúnmente utilizados incluyen:
Lenguaje BÁSICO: fácil de aprender y usar, adecuado para principiantes.
Lenguaje FORTRAN: Es uno de los primeros lenguajes de programación de alto nivel y está indicado principalmente para cálculos numéricos.
Lenguaje PASCAL: Es un lenguaje estructurado compacto adecuado para el cálculo y la enseñanza numéricos.
Lenguaje COBOL: es un lenguaje de alto nivel adecuado para el desarrollo de aplicaciones empresariales.
Lenguaje C: es un lenguaje de alto nivel con tipos de datos ricos, declaraciones concisas, flexibilidad, alta eficiencia, gran capacidad de expresión y buena portabilidad. Es adecuado para escribir software de sistema.
Lenguaje JAVA: Es un lenguaje de programación distribuido multiplataforma adecuado para el desarrollo de aplicaciones de red.
②Sistema de gestión de bases de datos. El sistema de gestión de bases de datos es un software que gestiona y manipula bases de datos. Tiene dos funciones: una es mantener los datos en la base de datos para garantizar la integridad, exactitud y seguridad de los datos en la base de datos; la otra es servir a los usuarios para que puedan crear, actualizar y utilizar fácilmente la base de datos. Los sistemas de gestión de bases de datos más utilizados actualmente incluyen FoxPro, INFOXMAX, SQL.Server, SyBASE, etc.
③Procedimientos de diagnóstico.
Los programas de servicio de diagnóstico son herramientas de software que se utilizan específicamente para probar el rendimiento del hardware de la computadora, monitorear y depurar máquinas, diagnosticar y mantener fallas del sistema y desarrollar y mantener software. Los programas de diagnóstico más utilizados incluyen QAPLUS, WINBENCH, MSD, etc.
2. Software de aplicación
El software de aplicación es la capa más externa del sistema de software, que se enfrenta directamente a los usuarios y sirve a los usuarios. El software de aplicación incluye principalmente los siguientes tipos:
(1) Programa especializado: un programa diseñado para resolver un problema específico para un usuario específico y, por lo general, tiene una escala relativamente pequeña.
(2) El paquete de software de aplicación (paquete de software) es un sistema independiente bien estructurado, cuidadosamente diseñado para que una gran cantidad de usuarios de aplicaciones similares logren ciertas funciones a gran escala, tales como: software de gestión financiera, software estadístico, software de procesamiento de caracteres chinos, etc.
(3) Software de grupo Los programas internos de este tipo de software pueden alternar entre sí y compartir datos durante la operación, logrando así operaciones coherentes y funciones complementarias. Por ejemplo, el conjunto de software de oficina Office y el conjunto de software de oficina WPS de Microsoft incluyen Word (procesamiento de textos), Excel (procesamiento de tablas), Access (base de datos), Power Point (presentación gráfica) y Msmail (correo electrónico).
El software de aplicaciones tiene una amplia gama y muchos tipos. Además de la lista anterior, también existen Flash para producción de animación Authorware y Director para creación multimedia, y FrontPage y Dreamweaver para producción de páginas web.
Existe una relación jerárquica entre el software y el hardware de una computadora, y entre el software del sistema informático y el software de aplicación. La llamada relación jerárquica significa que el software de la capa interna debe proporcionar servicios al software de la capa externa, y el software de la capa externa debe ser compatible con el software de la capa interna para poder ejecutarse.
3. Principales indicadores técnicos de las computadoras
El rendimiento de una computadora involucra principalmente la arquitectura de la máquina, la configuración de software y hardware, el sistema de instrucciones y otros factores. Indicadores técnicos:
1. Velocidad de computación
La velocidad de computación es uno de los principales indicadores de rendimiento de la computadora. Hay muchos factores que determinan la velocidad de computación, incluida la frecuencia principal. CPU y la frecuencia de trabajo de la memoria, la frecuencia de funcionamiento del bus y el rendimiento de los principales circuitos de interfaz externos, etc. La más crítica es la frecuencia principal de la CPU, denominada frecuencia principal.
La frecuencia principal es la frecuencia del reloj interno de la CPU, que es la frecuencia de funcionamiento de la CPU al realizar operaciones. En términos generales, cuanto mayor sea la frecuencia principal, más instrucciones se pueden completar en un ciclo de reloj y más rápida será la velocidad de computación de la computadora. Hay muchos tipos de instrucciones y los ciclos de reloj que ocupan son muy diferentes. A través de las estadísticas de probabilidad, los ciclos de reloj ocupados por las instrucciones de suma son muy similares al ciclo de instrucción promedio de la máquina. instrucciones ejecutadas por unidad de tiempo como la velocidad de funcionamiento de la computadora. Las unidades son MIPS (millones de instrucciones por segundo) y MFLOPS (millones de instrucciones de punto flotante por segundo).
2. Capacidad de la memoria principal
La capacidad de la memoria principal se refiere a la capacidad de la memoria del ordenador, es decir, el número de bytes de información que el almacenamiento interno puede almacenar. Según el principio de los programas almacenados de von Neumann, en el proceso de intercambio de información de la computadora, los datos y la información externos solo pueden comunicarse con la CPU a través de la memoria. Todos los programas que deben ejecutarse solo se pueden ejecutar si se colocan en la memoria. Los datos sólo se pueden utilizar si se guardan en la memoria. Por lo tanto, el tamaño de la capacidad de la memoria determina en gran medida el rendimiento de la computadora. En la actualidad, la capacidad de memoria de los microordenadores suele oscilar entre 128 M y 1 G.
3. Longitud de la palabra
La longitud de la palabra es la unidad de información de los indicadores del hardware de la computadora. La longitud de la palabra generalmente se refiere al dígito binario más grande que existe como dato independiente dentro de la computadora. La longitud de la palabra depende del tipo de computadora, está determinada por el hardware y el diseño funcional de la computadora y no se puede cambiar. En términos generales, cuanto mayor sea la longitud de la palabra, más largos serán los dígitos binarios que se pueden representar, mayor será el rango de datos que se pueden representar y mayor será la precisión de la computadora. Las microcomputadoras se definen según la longitud de la palabra, incluidas las computadoras de 8 bits, las computadoras de 16 bits, las computadoras de 32 bits y las computadoras de 64 bits. Actualmente, la mayoría de las computadoras son computadoras de 32 bits y computadoras de 64 bits.
Además de los principales indicadores técnicos mencionados anteriormente, como el rendimiento del almacenamiento en caché, la velocidad de transmisión del bus del sistema, la confiabilidad de la computadora, la capacidad de mantenimiento, la capacidad de diagnóstico de fallas, la tolerancia a fallas, etc., también son indicadores técnicos de la computadora. .