1.
El nombre en inglés de computadora es Computer, que literalmente significa computadora.
Ha sido necesario mucho tiempo para que las computadoras evolucionaran desde las primeras computadoras mecánicas hasta las computadoras personales que se utilizan hoy en día. La primera computadora se remonta a la máquina Pascal inventada por el matemático francés Gabas en 1942. Esta máquina se compone de muchos engranajes y palancas.
De manera general, nuestra clasificación de generaciones de ordenadores se basa en los diferentes componentes utilizados en la fabricación de ordenadores. Se divide en cuatro generaciones:
La primera generación (1946 ~ 1958). ): Fabricado con tubos de vacío.
Segunda generación (1959 ~ 1964): Fabricada con transistores.
La tercera generación (1965 ~ 1970): compuesta por circuitos integrados.
La cuarta generación (1970 ~): Fabricada con circuitos integrados a muy gran escala.
La primera generación de ordenadores: la era de los tubos de vacío: se utilizaban tubos de vacío como materiales, tarjetas perforadas como medios de almacenamiento externos, tambores magnéticos como medios de almacenamiento internos y los lenguajes de programación eran máquinas. lenguaje y lenguaje ensamblador.
Computadores de segunda generación: La invención de los discos de cinta magnética en la era de los transistores, y la aparición de lenguajes modulares de alto nivel que utilizan núcleos magnéticos como soporte hardware de almacenamiento interno.
La tercera generación de computadoras: la era de los circuitos integrados utiliza el concepto de compatibilidad ascendente de los circuitos integrados, la aparición de los sistemas operativos, el rápido desarrollo del software y la aparición de las microcomputadoras
La cuarta generación de computadoras: ultragrandes La era de los circuitos integrados a gran escala, la aparición de los microprocesadores y el desarrollo de paquetes de software populares para microcomputadoras que utilizan semiconductores como medios de almacenamiento interno
Tres saltos en la informática desarrollo
Los equipos informáticos, desde los tubos de electrones hasta los transistores, desde los componentes discretos hasta los circuitos integrados y luego hasta los microprocesadores, se han logrado tres saltos en el desarrollo de las computadoras.
1. En la era de las computadoras de tubo (1946 ~ 1959), las computadoras se usaban principalmente para cálculos científicos. La memoria principal es el factor principal que determina la apariencia técnica de las computadoras. Las principales memorias en ese momento eran la memoria de línea de retardo de mercurio, la memoria electrostática de osciloscopio de rayos catódicos, la memoria de tambor magnético y de núcleo magnético, y las computadoras generalmente se clasifican de acuerdo con esto.
2. En la era de las computadoras con transistores (1959 ~ 1964), la memoria de núcleo magnético se usaba como memoria principal y los tambores y discos magnéticos comenzaron a usarse como memoria auxiliar principal. No sólo se siguen desarrollando las computadoras científicas, sino que también se han comenzado a producir en masa computadoras pequeñas y medianas, especialmente computadoras pequeñas y baratas de procesamiento de datos.
Después de 3.1964, con el desarrollo de los circuitos integrados, las computadoras también entraron en un período de serialización de productos. La memoria semiconductora ha reemplazado gradualmente a la memoria central como memoria principal, los discos se han convertido en memoria auxiliar indispensable y la tecnología de almacenamiento virtual se ha utilizado ampliamente. Con el rápido desarrollo de varias memorias semiconductoras de solo lectura y memorias regrabables de solo lectura, así como el desarrollo y aplicación de la tecnología de microprogramación, los subsistemas de firmware comenzaron a aparecer en los sistemas informáticos.
Después de la década de 1970, la integración de los circuitos integrados de computadoras se desarrolló rápidamente desde niveles de pequeña escala a gran escala y ultra gran escala. Los microprocesadores y las microcomputadoras surgieron a medida que los tiempos lo exigían, y el rendimiento de varias computadoras. aumentó rápidamente. Con la aparición y el uso generalizado de microcomputadoras con longitudes de palabra de 4, 8, 16, 32 y 64 bits, la demanda de computadoras pequeñas, de uso general y de propósito especial también ha aumentado en consecuencia.
Después de que las microcomputadoras se utilizan ampliamente en la sociedad, a menudo hay docenas o incluso cientos de computadoras en un edificio de oficinas, una escuela o un almacén. La red de área local que realiza su interconexión surgió repentinamente, promoviendo aún más el desarrollo de sistemas de aplicaciones informáticas desde sistemas centralizados hasta sistemas distribuidos.
En la era de las computadoras de tubo, algunas computadoras estaban equipadas con lenguaje ensamblador y bibliotecas de subrutinas, y apareció FORTRAN, un lenguaje de alto nivel para la informática científica. En la etapa de las computadoras con transistores, los lenguajes de alto nivel como COBOL para el procesamiento de transacciones, ALGOL para las computadoras científicas y LISP para el procesamiento simbólico comenzaron a entrar en la etapa práctica. La formación inicial del sistema operativo transformó el uso de las computadoras de operación manual a gestión automática de trabajos.
Después de entrar en el período de desarrollo de las computadoras con circuitos integrados, se ha formado una escala considerable de subsistemas de software en las computadoras, los tipos de lenguajes de alto nivel han aumentado aún más y los sistemas operativos se han vuelto cada vez más perfectos. con procesamiento por lotes, procesamiento de tiempo compartido, procesamiento en tiempo real, etc. Múltiples funciones. El subsistema de software también agrega sistemas de gestión de bases de datos, controladores de comunicación y software de red.
Las funciones de los subsistemas de software se mejoran continuamente, lo que cambia significativamente los atributos de uso de las computadoras y mejora significativamente la eficiencia de uso.
En las computadoras modernas, el valor de los dispositivos periféricos generalmente ha superado la mitad del subsistema de hardware de la computadora, y su nivel técnico determina en gran medida la apariencia técnica de la computadora. La tecnología de los equipos periféricos es muy completa y depende no sólo de la integración de la electrónica, la mecánica, la óptica, el magnetismo y otras disciplinas, sino también de la tecnología de maquinaria de precisión, la tecnología de procesamiento eléctrico y electrónico, y la tecnología de medición y el nivel de proceso.
Los dispositivos periféricos incluyen almacenamiento auxiliar y dispositivos de entrada y salida. El almacenamiento auxiliar incluye discos, tambores, cintas magnéticas, memorias láser, memorias de gran capacidad, micromemorias, etc. Los dispositivos de entrada y salida se dividen en equipos de entrada, salida, conversión, modo de procesamiento de información y equipos terminales. Entre estos diversos dispositivos, los discos, los dispositivos terminales, los dispositivos de procesamiento de información de patrones y los dispositivos de conversión tienen el mayor impacto en las perspectivas técnicas de las computadoras.
La nueva generación de ordenadores es un sistema informático inteligente que integra la recopilación, el almacenamiento y el procesamiento de información, la comunicación y la inteligencia artificial. Puede procesar tanto información general como conocimiento, y tiene la capacidad de razonamiento formal, asociación, aprendizaje y explicación, lo que ayudará a los humanos a explorar áreas desconocidas y adquirir nuevos conocimientos.
2. El desarrollo de la tecnología informática de China
En la historia del desarrollo de la civilización humana, China ha escrito una página gloriosa en la invención y creación de las primeras herramientas informáticas. Ya en la dinastía Shang, China creó el sistema de notación decimal, más de mil años antes que el mundo. Durante la dinastía Zhou, se inventaron las herramientas informáticas más avanzadas de la época: cálculo y compilación. Se trata de un pequeño palo hecho de bambú, madera o hueso de diferentes colores. Al calcular cada problema matemático, normalmente inventamos un algoritmo en forma de canción, reorganizando constantemente las baquetas a medida que avanzamos. Zu Chongzhi, un antiguo matemático chino, calculó que pi está entre 3,1415926 y 3,1415927. Este resultado es 1.000 años antes que en Occidente.
El ábaco es otra creación original de China y el primer gran invento en la historia del desarrollo de herramientas informáticas. Este tipo de cosas que son livianas, flexibles, fáciles de transportar y estrechamente relacionadas con la vida de las personas aparecieron por primera vez en la dinastía Han y maduraron gradualmente en la dinastía Yuan. El ábaco no sólo jugó un papel beneficioso en el desarrollo económico de China, sino que también se extendió a Japón, Corea del Norte, el Sudeste Asiático y otras regiones. Ha resistido la prueba de la historia y todavía se utiliza hoy en día.
El carro guía del sur, el elefante de transporte acuático, el carro tambor y la máquina jacquard inventados y creados por China no sólo hicieron contribuciones destacadas al desarrollo de la maquinaria de control automático, sino que también tuvieron un impacto directo o indirecto en la evolución de las herramientas informáticas. Por ejemplo, el mapa de constelaciones del movimiento del agua elaborado por Zhang Heng puede sincronizarse automáticamente con el movimiento de la tierra. Fue mejorado durante las dinastías Tang y Song y se convirtió en el reloj astronómico más antiguo del mundo.
El carro de tambor que tengo en la memoria es el dispositivo de conteo automático más antiguo del mundo. El principio de funcionamiento de la máquina Jacquard tuvo una influencia indirecta en el desarrollo del control por programas informáticos. En la antigua China, Bagua estaba compuesto de Yang y Yin, lo que también tuvo un impacto directo en el desarrollo de la tecnología informática. Leibniz escribió un artículo sobre chismes y propuso sistemáticamente un algoritmo aritmético binario. Él cree que la representación binaria más antigua del mundo es el Bagua chino.
Después de un largo período de silencio, después de la fundación de la República Popular China, la tecnología informática de China entró en un nuevo período de desarrollo, se establecieron una tras otra instituciones de investigación y se especializaron en tecnología y dispositivos informáticos. Las matemáticas computacionales se establecieron en colegios y universidades, y se propusieron construir la industria de fabricación de computadoras en China.
En 1958 y 1959, nuestro país fabricó los primeros ordenadores de tubos de pequeño y gran tamaño. A mediados de la década de 1960, nuestro país desarrolló con éxito un lote de computadoras con transistores y compiladores compiladores y otro software de sistema en lenguajes como ALGOL. A finales de la década de 1960, China comenzó a investigar las computadoras con circuitos integrados. En la década de 1970, China producía en masa pequeñas computadoras con circuitos integrados. Después de la década de 1980, China comenzó a centrarse en el desarrollo y aplicación de sistemas de microcomputadoras. Las grandes computadoras, especialmente la tecnología de supercomputadoras, también han logrado avances importantes; se ha establecido la industria de servicios informáticos y la estructura de la industria informática se ha mejorado gradualmente.
En términos de investigación en informática y tecnología, nuestro país ha logrado grandes logros en métodos de cálculo de elementos finitos, pruebas mecánicas de teoremas matemáticos, procesamiento de información de caracteres chinos, estructuras y software de sistemas informáticos, etc. En términos de aplicaciones informáticas, China ha logrado logros notables en los campos de la informática científica y el diseño de ingeniería. La investigación y la práctica de aplicaciones informáticas son cada vez más activas en la gestión empresarial y el control de procesos.
Tres.
Ciencias y tecnología de la computación
La ciencia y la tecnología de la computación es un campo altamente práctico y de rápido desarrollo basado en las matemáticas, la electrónica (especialmente la microelectrónica), el magnetismo, la óptica, la maquinaria de precisión y otras disciplinas técnicas. Pero no se trata simplemente de la aplicación de conocimientos de determinadas disciplinas, sino de un alto grado de integración para formar un conjunto de teorías, métodos y tecnologías relacionadas con la representación, conversión, almacenamiento, procesamiento, control y utilización de la información.
La informática es la ciencia que estudia diversos fenómenos y escalas de las computadoras y su entorno, incluyendo principalmente la informática teórica, la estructura de los sistemas informáticos, el software y la inteligencia artificial. La tecnología informática generalmente se refiere a métodos y medios técnicos aplicados en el campo informático, incluida la tecnología de sistemas informáticos, tecnología de software, tecnología de componentes, tecnología de dispositivos y tecnología de ensamblaje. La informática y la tecnología incluyen cinco ramas, a saber, informática teórica, estructura de sistemas informáticos, organización e implementación de computadoras, software y aplicaciones informáticas.
1. La informática teórica es una disciplina que estudia la teoría informática básica. En el desarrollo de las matemáticas durante miles de años, la gente ha estudiado diversos cálculos y ha creado muchos algoritmos. La teoría matemática que toma como objeto de investigación la naturaleza de la computación o el propio algoritmo no se desarrolló hasta la década de 1930.
La teoría de los algoritmos establecida por varios estudiosos de la lógica matemática en ese momento, es decir, la teoría de la computabilidad o la teoría de la función recursiva, tuvo un impacto en la formación de las ideas modernas de diseño de computadoras en la década de 1940. Desde entonces, ha seguido desarrollándose el estudio de las propiedades de los modelos matemáticos de ordenadores reales y sus programas, así como el estudio de la complejidad computacional.
La informática teórica incluye la teoría de los autómatas, la teoría del lenguaje formal, la teoría de programas, el análisis de algoritmos y la teoría de la complejidad computacional. Un autómata es un modelo matemático de una verdadera computadora automática, o un modelo de un verdadero programa de computadora. La tarea de la teoría del autómata es estudiar modelos de esta máquina abstracta. El lenguaje de programación es un tipo de lenguaje formal. La teoría del lenguaje formal se divide en O ~ 3 lenguajes según la fuerza de la capacidad de expresión del lenguaje, que corresponden a cuatro tipos de autómatas, como la máquina de Turing. La teoría de programas es la base teórica para estudiar la lógica del programa, la complejidad del programa, la prueba de corrección del programa, la verificación del programa, la síntesis del programa, la lingüística formal y los métodos de diseño del programa. El análisis algorítmico estudia las propiedades de algoritmos específicos. La teoría de la complejidad computacional estudia las propiedades generales de la complejidad algorítmica.
2. Estructura del sistema informático Lo que ven los programadores son las propiedades de la computadora, centrándose en la estructura conceptual y las características funcionales de la computadora, la asignación de funciones de los subsistemas de hardware, software y firmware y la determinación de sus interfaces. . Las propiedades de la computadora que ven los programadores que utilizan lenguajes de alto nivel son principalmente las propiedades de los subsistemas de software y los subsistemas de firmware, incluidos los lenguajes de programación y las interfaces de usuario para sistemas operativos, sistemas de administración de bases de datos y software de red. Los atributos de la computadora que ven los programadores que usan lenguaje de máquina son la estructura conceptual del subsistema de hardware (estructura del subsistema de hardware) y sus características funcionales, incluido el sistema de instrucciones (lenguaje de máquina), la definición de registro, el mecanismo de interrupción, el modo de entrada y salida y el funcionamiento de la máquina. estado espera.
La estructura típica del subsistema de hardware es la estructura de von Neumann, que consta de un controlador aritmético, memoria y dispositivos de entrada y salida, y adopta un enfoque "basado en instrucciones". Inicialmente, fue diseñado para resolver ecuaciones diferenciales y no lineales y no preveía la aparición de lenguajes de alto nivel, sistemas operativos y otros requisitos especiales para adaptarse a otros entornos de aplicaciones. Durante mucho tiempo se han desarrollado subsistemas de software basados en esta estructura de von Neumann. Sin embargo, poco a poco se fueron exponiendo situaciones inadecuadas, lo que impulsó la reforma de la arquitectura informática.
3. La organización e implementación de computadoras es el estudio de las funciones de la computadora, las interconexiones e interacciones entre componentes y las tecnologías relacionadas con la implementación de la computadora.
Después de que la estructura del sistema informático determina las funciones asignadas a los subsistemas físicos y su estructura conceptual, la tarea de la organización informática es estudiar la estructura interna y la interconexión de cada componente para realizar diversas funciones en las instrucciones de la máquina. nivel y características. Esta interconexión incluye la disposición, interconexión e interacción de varios componentes funcionales.
Con la expansión de las funciones informáticas y la mejora del rendimiento, cada vez hay más componentes funcionales en las computadoras y las estructuras de interconexión entre ellos se vuelven cada vez más complejas. Existen tres métodos modernos de interconexión, centrados en el procesador central, la memoria o el subsistema de comunicación, interconectándose con otros componentes. El modelo organizacional centrado en el subsistema de comunicación combina estrechamente la tecnología informática y la tecnología de la comunicación, formando importantes campos de investigación y aplicación informática, como las redes informáticas y los sistemas informáticos distribuidos.
La gama de tecnologías relacionadas con la implementación informática es bastante amplia e incluye componentes informáticos, tecnología de dispositivos, tecnología de circuitos digitales, tecnología de ensamblaje y tecnología y procesos de fabricación relacionados.
4. Los campos de investigación del software incluyen principalmente la programación, el software básico y la ingeniería de software. La programación se refiere al proceso de diseño y compilación de programas y es un vínculo básico en el desarrollo de software. El contenido de la investigación en programación incluye conceptos, especificaciones, herramientas, métodos y metodología básicos relacionados. Las características de desarrollo de este campo son: la transición de la programación secuencial a la programación concurrente y la programación de moneda compartida; la transición de métodos de programación no estructurados a métodos de programación estructurados; la transición de herramientas de lenguaje de bajo nivel a herramientas de lenguaje de alto nivel; desde los métodos específicos hasta la metodología.
El software básico se refiere al software que desempeña un papel básico en el sistema informático. El subsistema de software de una computadora se puede dividir en dos capas: la capa cercana al subsistema de hardware se llama software del sistema, que se usa con frecuencia pero no tiene nada que ver con campos de aplicación específicos y la otra capa está directamente relacionada con campos de aplicación específicos; se denomina software de aplicación; además, el software que respalda la investigación y el mantenimiento de otro software se denomina software de soporte.
La ingeniería de software es el proceso de investigación y mantenimiento de software utilizando métodos de ingeniería y tecnologías relacionadas. Todo el proceso de investigación y mantenimiento de software incluye la formación de conceptos, definición de requisitos, diseño, implementación, depuración y entrega, así como el mantenimiento en tres sentidos: modificación, adaptación y mejora. El contenido de investigación de la ingeniería de software involucra objetos, estructuras, métodos, herramientas y gestión relacionados con todo el proceso antes mencionado.
Las tareas del sistema de investigación automática de software son: adoptar métodos formales en ingeniería de software: hacer que varias tareas en el proceso de investigación y mantenimiento de software sean completadas automáticamente por computadoras tanto como sea posible para crear un sistema de; software, firmware y hardware Computadoras de alta eficiencia altamente integradas para adaptarse al desarrollo de software.
Industria informática
La industria informática incluye dos sectores principales: la fabricación de ordenadores y los servicios informáticos. Esta última también se conoce como industria de procesamiento de información o industria de servicios de información. La industria informática es una industria de alto valor agregado, intensiva en conocimiento y tecnología, que ahorra energía y recursos y tiene un impacto significativo en el desarrollo económico nacional, la fortaleza de la defensa nacional y el progreso social. Por lo tanto, muchos países han adoptado políticas para promover la prosperidad de la industria informática.
La fabricación de ordenadores incluye la producción de diversos sistemas informáticos, periféricos y equipos terminales, así como la fabricación de dispositivos, componentes, dispositivos y materiales relacionados. Como producto industrial, las computadoras requieren que los productos sean heredables, rentables y completos. La herencia de las computadoras se refleja especialmente en la compatibilidad del software, que permite a los usuarios y fabricantes utilizar software desarrollado en el pasado en nuevos productos, lo que permite que la riqueza del software de alto precio siga desempeñando un papel y reduce el tiempo y el costo de volver a desarrollarlo. software para los usuarios. Mejorar el rendimiento de los costes es el objetivo y la motivación de las actualizaciones de productos informáticos.
Los productos informáticos proporcionados por la industria de fabricación de ordenadores generalmente solo incluyen subsistemas de hardware y algunos subsistemas de software. Por lo general, el subsistema de software carece de software de aplicación para adaptarse a diversos entornos de aplicaciones específicos. Para que las computadoras funcionen en un entorno específico, es necesario diseñar sistemas de aplicación y desarrollar software de aplicación. Además, la operación y el mantenimiento de las computadoras requieren técnicos con conocimientos profesionales, lo que muchas veces no es algo que un grupo de usuarios pueda hacer.
Ante estas necesidades sociales, algunos fabricantes de ordenadores conceden gran importancia a ofrecer a los usuarios diversos servicios técnicos y de venta. En la década de 1950 también comenzaron a aparecer algunas organizaciones de servicios informáticos independientes de los fabricantes de computadoras. A finales de la década de 1960, la industria de servicios informáticos se había convertido en una industria independiente en el mundo.
Cuarto, el desarrollo y aplicación de las computadoras
1. La combinación de informática y tecnología ha mejorado las herramientas y métodos de investigación y ha promovido el desarrollo de diversas disciplinas. En el pasado, la gente realizaba principalmente investigaciones científicas y tecnológicas a través de experimentos y teorías. Actualmente, la informática y la simulación se han convertido en la tercera vía de trabajo de investigación.
2. La combinación de computadoras e instrumentos de observación experimentales relacionados puede registrar, clasificar, procesar, analizar y extraer datos experimentales, lo que mejora significativamente la calidad y eficiencia del trabajo experimental. El diseño asistido por computadora (CAD) se ha convertido en un medio importante de alta calidad y automatización en el diseño de ingeniería. En la investigación teórica, las computadoras son extensiones del cerebro humano y pueden reemplazar y mejorar ciertas funciones del cerebro humano. Las matemáticas antiguas se basaban en operaciones con papel y lápiz. Ahora las computadoras se han convertido en una nueva herramienta para realizar trabajos mentales pesados, como demostrar teoremas matemáticos, total o parcialmente.
3. Como nuevo método de investigación, el cálculo y la simulación a menudo conducen a nuevas ramas en algunas disciplinas.
Por ejemplo, los "obstáculos computacionales" que enfrentan la aerodinámica, la meteorología, la mecánica estructural elástica y el análisis de aplicaciones han comenzado a lograr avances con la aparición de computadoras de alta velocidad y métodos de cálculo relacionados, y algunos campos como la aerodinámica computacional y el pronóstico numérico meteorológico. Se han derivado ramas de borde. La investigación cuantitativa informática desempeña un papel importante no sólo en las ciencias naturales, sino también en las ciencias sociales y las humanidades. Por ejemplo, las computadoras son herramientas poderosas para censos, encuestas sociales e investigaciones sobre lenguaje natural.
La aplicación generalizada de las computadoras en diversas industrias a menudo produce importantes beneficios económicos y sociales, lo que lleva a cambios importantes en la estructura industrial, la estructura del producto, la gestión y los métodos de servicio. En términos de estructura industrial, han surgido industrias emergentes como la fabricación de computadoras, los servicios informáticos y las industrias del conocimiento.
Los microprocesadores y las microcomputadoras se han integrado en equipos electromecánicos, equipos electrónicos, equipos de comunicación, instrumentación y electrodomésticos, haciendo que estos productos se desarrollen en una dirección inteligente. Las computadoras se han introducido en varios sistemas de procesos de producción, mejorando en gran medida el nivel de automatización de los procesos de producción químicos, petroleros, siderúrgicos, de energía eléctrica, maquinaria, fabricación de papel, cemento y otros procesos de producción, mejorando la productividad laboral, mejorando la calidad y reduciendo costos. La computadora puede integrarse en una variedad de armas y sistemas, aumentando significativamente su efectividad en combate.
4. En términos de operación y gestión, las computadoras se pueden utilizar para completar estadísticas, planificación, consultas, gestión de inventarios, análisis de mercado, toma de decisiones auxiliares, etc., haciendo que la operación y gestión funcionen de manera científica y eficiente, acelerando así la rotación de capital, reduciendo los niveles de inventario, mejorando la calidad del servicio, acortando los ciclos de desarrollo de nuevos productos y mejorando la productividad laboral. En la automatización de oficinas, las computadoras se pueden utilizar para la redacción, recuperación y gestión de documentos, lo que mejora enormemente la eficiencia de la oficina.
5. Las computadoras siguen siendo herramientas de aprendizaje y de vida para las personas. Con la ayuda de computadoras domésticas, computadoras personales, redes informáticas, sistemas de bases de datos y diversos dispositivos terminales, las personas pueden aprender diversos cursos, obtener diversa información y conocimientos y manejar diversos asuntos diarios (como reservar boletos, comprar, depósitos y retiros, etc. .), incluso trabajando desde casa. Cada vez más personas entrarán en contacto con las computadoras directa o indirectamente en el trabajo, el estudio y la vida. La popularización de la educación informática se ha convertido en un tema importante.
En definitiva, el desarrollo y aplicación de los ordenadores no es sólo un fenómeno técnico, sino también político, económico, militar y social. Los países de todo el mundo están trabajando arduamente para controlar activamente el proceso de informatización e informatización de la sociedad, superar los factores negativos que pueden aparecer en el proceso de informatización y avanzar más fácilmente hacia un nivel superior.