Algunos conceptos básicos sobre computadoras
En términos generales, la mayoría de la gente considera que "la primera computadora digital electrónica reconocida del mundo" es la "ENIAC" que apareció en 1946. Se utiliza principalmente para calcular trayectorias. Fue fabricado por el Instituto Moore de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pensilvania, pero es enorme, cubre un área de más de 170 metros cuadrados, pesa alrededor de 30 toneladas y consume casi 100 kilovatios de electricidad. Evidentemente, estos ordenadores son caros e incómodos de utilizar. Esta afirmación se utiliza ampliamente en los libros de texto básicos de informática. De hecho, según el fallo de 1973 de la Corte Suprema de Estados Unidos, las primeras computadoras digitales electrónicas deberían ser John Atanasoff, profesor asociado del Departamento de Física de la Universidad Ho Wah en Estados Unidos, y su asistente docente graduado Clifford Berry (1818-1818). 1963). La razón de este malentendido es que una persona llamada Moakley en el grupo de investigación "ENIAC" plagió los resultados de la investigación de John Atanasoff en 1941 y solicitó una patente en 1946. Por diversas razones, este error no se revirtió hasta 1973. (Consulte la entrada "John Atanasoff" en la Enciclopedia Baidu para obtener más detalles. Espero que todos recuerden ABC y John Atanasoff, y también espero que este error pueda corregirse en futuros libros de texto). Posteriormente, para elogiar y conmemorar la gran contribución de John Atanasoff en el campo de la informática, el ex presidente estadounidense George W. Bush otorgó a John Atanasoff el premio más alto de ciencia y tecnología en los Estados Unidos, la "Medalla Nacional de Ciencia y Tecnología".
En 1956 nace el ordenador electrónico de transistores. Se trata de la segunda generación de ordenadores electrónicos. Sólo se pueden instalar unos pocos gabinetes relativamente grandes y la velocidad de operación mejora considerablemente. La tercera generación de computadoras con circuitos integrados apareció en 1959.
La computadora original fue inventada por John von Neumann (la potencia informática de la computadora en ese momento era equivalente a la calculadora actual), que era tan grande como tres almacenes, y luego se desarrolló gradualmente.
Esta es la última etapa del desarrollo informático desde la década de 1970. En 1976, el "Cray I", fabricado con LSI y VLSI, llevó las computadoras a la cuarta generación. Con la invención de VLSI, las computadoras electrónicas continúan actualizándose hacia la miniaturización, miniaturización, bajo consumo de energía, inteligencia y sistematización.
En la década de 1990, las computadoras se desarrollaron en la dirección de la "inteligencia", creando computadoras similares al cerebro humano que pueden pensar, aprender, recordar y comunicarse en red.
En el siglo XIX, las computadoras se han vuelto más parecidas a computadoras portátiles, miniaturizadas y especializadas, con velocidades de computación que superan los 654,3800 mil millones de operaciones por segundo. No sólo son fáciles de operar y de bajo precio. , pero también puede reemplazar parte del trabajo mental de las personas e incluso ampliar la inteligencia de las personas en algunos aspectos. Por lo tanto, las microcomputadoras actuales se denominan en sentido figurado computadoras.
La primera computadora personal del mundo fue lanzada por IBM en 1980. IBM lanzó una computadora personal basada en la arquitectura de hardware Intel x86 y el sistema operativo Microsoft MS-DOS, y formuló la especificación PC/AT. El desarrollo posterior de los microprocesadores lanzados por Intel y los sistemas operativos lanzados por Microsoft es casi equivalente a la historia del desarrollo de las computadoras personales. La arquitectura Wintel reemplazó por completo la posición dominante de IBM en el campo de las computadoras personales.
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Existen muchos tipos de ordenadores según su tipo, modo de trabajo, componentes, principios de funcionamiento y condiciones de aplicación.
En términos de representación de datos, las computadoras se pueden dividir en tres categorías: computadoras digitales, computadoras analógicas y computadoras híbridas.
Los ordenadores digitales se dividen en ordenadores mecánicos y ordenadores electromecánicos, ordenadores electrónicos actuales, ordenadores ópticos, ordenadores cuánticos, ordenadores biológicos, ordenadores neuronales, etc.
Según su escala o funciones del sistema, las computadoras electrónicas se pueden dividir en gigantes, grandes, medianas, pequeñas, microcomputadoras y microcomputadoras de un solo chip.
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No importa qué tipo de computadora, está compuesta de hardware y software, y los dos son inseparables. Las computadoras sin ningún software instalado se denominan bare metal.
Hardware
Los circuitos electrónicos y dispositivos físicos utilizados en los sistemas informáticos son entidades visibles y tangibles, como la unidad central de procesamiento (CPU), la memoria, los dispositivos externos (dispositivos de entrada y salida, Dispositivos de E/S) y buses.
①Memoria. La función principal es almacenar programas y datos. Los programas son la base de las operaciones informáticas y los datos son los objetos de las operaciones informáticas. La memoria consta de un banco de memoria, un decodificador de direcciones, un circuito de control de lectura y escritura, un bus de direcciones y un bus de datos. La memoria que puede acceder directa y aleatoriamente a instrucciones y datos mediante el procesador central se denomina memoria principal, y las memorias de gran capacidad, como discos magnéticos, cintas y discos ópticos, se denominan memoria externa (o memoria auxiliar). El sistema de almacenamiento de la computadora consta de una memoria principal, una memoria externa y el software correspondiente.
②La función principal de la unidad central de procesamiento es ejecutar las operaciones especificadas por el programa una a una según el programa almacenado en la memoria. Los componentes principales de la unidad central de procesamiento son: registro de datos, registro de instrucciones, decodificador de instrucciones, unidad lógica aritmética, controlador aritmético, contador de programa (contador de direcciones de instrucciones), registro de direcciones, etc.
③Los dispositivos externos son el puente entre los usuarios y las máquinas.
La tarea del dispositivo de entrada es convertir diversas formas de información que el usuario requiere que la computadora procese, como datos, caracteres, texto, gráficos y programas, en una forma de codificación aceptable para la computadora y almacenarla en la computadora. La tarea del dispositivo de salida es generar los resultados del procesamiento informático en la forma requerida por el usuario (como visualización en pantalla, impresión de texto, gráficos, sonidos de idiomas, etc.). ).La interfaz de E/S es un dispositivo de búfer entre los dispositivos externos y la CPU, responsable de la coincidencia del rendimiento eléctrico y la conversión del formato de la información.
Software
Una colección de programas que permiten que los sistemas de hardware informático funcionen sin problemas y de manera eficiente. Los programas siempre se almacenan y representan mediante algún medio físico, como discos, cintas, papel de programa, tarjetas perforadas, etc. Pero el software no se refiere a estos medios físicos, sino a los propios programas invisibles e intangibles. Un hardware informático fiable es como el cuerpo fuerte de una persona, y un software eficaz es como el pensamiento inteligente de una persona.
Los sistemas de software informático se pueden dividir en software de sistema y software de aplicación. El software del sistema es responsable de la gestión, programación, monitoreo y servicios de todos los recursos del sistema informático. El software de aplicación se refiere a diversas aplicaciones desarrolladas por usuarios en diferentes campos para sus propias necesidades. El sistema de software informático incluye:
① Sistema operativo: el núcleo del software del sistema, responsable de la gestión, control y seguimiento de diversos recursos duros y blandos en el sistema informático.
②Sistema de gestión de bases de datos: Responsable de gestionar y compartir todos los archivos, materiales y datos del sistema informático.
(3) Sistema de compilación: Responsable de compilar programas fuente escritos por usuarios en lenguajes de alto nivel en lenguaje de máquina que la máquina pueda entender y ejecutar.
④Sistema de red: Responsable de organizar y administrar los recursos de red del sistema informático para que múltiples computadoras independientes puedan compartir y comunicarse entre sí.
⑤Biblioteca de programas estándar: una colección de programas escritos en un formato estándar, incluidos programas de cálculo para resolver funciones elementales, ecuaciones lineales, ecuaciones diferenciales ordinarias, integración numérica, etc.
⑥Programa de servicio: también llamado programa de utilidad. Diversos programas proporcionados para mejorar las funciones de servicio de los sistemas informáticos, incluida la instalación, conexión, edición, detección de errores, corrección de errores y diagnóstico de programas de usuario. Para que los cálculos informáticos sean rápidos y precisos y la memoria sea más sólida, en las últimas décadas se han realizado muchas mejoras para mejorar la velocidad de procesamiento y la precisión del procesador central en una sola máquina y la velocidad de acceso y la capacidad de la memoria, como como: aumentar la longitud básica de las palabras de los operadores, mejorar la precisión de los operadores, agregar nuevos tipos de datos o personalizar los datos para que los datos tengan identificadores para distinguir instrucciones y números, y explicar los tipos de datos, agregar registros de uso general a la CPU; indexar registros y agregar funciones de dirección de búsqueda indirecta, agregar caché, usar tecnología de pila y tecnología de memoria virtual, usar canalización de instrucciones y canalización de operación, y agregar coprocesadores;
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