Grupo de Computación - (1) Introducción a los Sistemas Informáticos

hardware y software de computadora

Sistema informático = software + hardware/firmware
Hardware : las entidades de equipo que componen la computadora
Software : varios programas y archivos

hardware

El hardware se refiere a la parte física de la computadora, que se compone de dispositivos electrónicos visibles, equipos ópticos, eléctricos y mecánicos, como hosts y periféricos.

El sistema de hardware de la computadora consta de cinco componentes: unidad aritmética , controlador , memoria , dispositivo de entrada y dispositivo de salida .
CPU = unidad aritmética + controlador
host = CPU + memoria principal
Sistema de E/S = dispositivo de entrada + dispositivo de salida

calculadora

Función : Realizar operaciones aritméticas o lógicas sobre la información.
Composición :

1. Unidad lógica aritmética ALU : completa varias funciones aritméticas.
   Componentes principales
   : sumador
2. Registrar banco : almacenar datos.
   

Memoria M

Función : almacenar programas y datos

1. Generalmente dividida en tres niveles , la CPU puede acceder directamente a la memoria principal según la dirección de la unidad de almacenamiento; la función de la memoria auxiliar
   es ampliar la capacidad del sistema de almacenamiento; la función de la memoria caché es resolver la contradicción entre el desajuste de velocidad entre la CPU y la memoria principal, y para mejorar la velocidad del sistema de almacenamiento.
   
2. Composición de la memoria principal
   

El almacenamiento se compone de muchas unidades de almacenamiento .
Cada unidad de almacenamiento tiene un número llamado dirección .
El número total de todas las unidades de almacenamiento de la memoria se denomina capacidad de almacenamiento de la memoria .

3. Función del controlador CU
   : de acuerdo con el algoritmo y los pasos de operación (programa) predeterminados por las personas, controle y coordine el trabajo automático de varios componentes de la computadora.
4. 
   Dispositivo de entrada de componentes de E/S : envía los datos y el programa involucrados en el cálculo a la computadora host y los convierte en una señal que la máquina puede reconocer. Como teclado, mouse, disco, etc.
   Dispositivo de salida : emite los resultados del procesamiento de la computadora en una forma que puede ser recibida por personas u otras máquinas. Tales como impresoras, plotters, discos, etc.
   Componente de control de E/S: gestiona el trabajo de los dispositivos de E/S.
   

computadora Von Neumann

concepto de procedimiento almacenado

Propuesto por primera vez por el matemático estadounidense Von Neumann en junio de 1946, sentó las bases estructurales de las computadoras modernas.
Antes de que la computadora resuelva el problema, debe programarse y almacenarse en la memoria principal junto con los datos requeridos. Una vez que el programa comienza a ejecutarse, el controlador automáticamente y continuamente obtiene instrucciones de la memoria de acuerdo con el programa modificado y las ejecuta hasta que se obtienen los resultados requeridos.

Las primeras computadoras de von Neumann

Con la calculadora como centro , otros componentes completan la transmisión de información a través de la calculadora.

organización informática moderna

memoria - céntrica

autobús

Cómo interconectar los cinco componentes básicos para formar un sistema de hardware informático es un problema organizativo del sistema de hardware informático.
Las computadoras de hoy en día generalmente usan una estructura de bus .

Bus : Un grupo de líneas comunes de transmisión de información que son compartidas en el tiempo por múltiples unidades funcionales.
Cada componente del bus compartido debe usar el bus para enviar información en tiempo compartido para garantizar que la información en el bus sea única en cada momento.
Cada componente del bus puede recibir información sobre el bus al mismo tiempo.

Clasificación del autobús

Según la ubicación del autobús :

1. bus interno de la CPU
2. autobús interno
3. sistema de autobús
4. autobús externo

Según la dirección de transmisión de la información en el autobús :
1) Autobús de ida
2) Autobús de ida y vuelta

Según el tipo de información transmitida en el bus :
1) Bus de direcciones
Cuando la CPU accede a la memoria o al equipo de E/S, especifica la dirección de la unidad de memoria o del equipo de E/S a acceder. Las n raíces transmiten conjuntamente un valor de dirección de n bits primero.
2) Bus de datos
Cuando la CPU accede a la memoria oa los dispositivos de E/S, se utiliza para transferir datos. Las líneas individuales juntas transmiten un solo valor de varios bits.
3) Bus de control
Es un conjunto de señales de control independientes. Una colección de señales unidireccionales.

Modo de conexión de bus
1.1 Estructura de bus único (estructura típica de micro y miniordenador)

1.2 Estructura de bus dual

sistema de software de computadora

La definición de software de la Organización Internacional para la Estandarización:
Software : un término general para los programas y procedimientos de computadora, reglas y documentos necesarios para el uso de sistemas de procesamiento de datos. Por lo tanto, generalmente se cree que el software está compuesto por programas y documentos, principalmente referidos a programas.
Lo que hace el software:

1. Servir como interfaz entre el usuario de la computadora y el hardware;
2. Desempeñar un papel de mando y gestión en el sistema informático;
3. Como base importante para el diseño de la arquitectura informática;

La colección de todos los programas en una computadora se conoce colectivamente como el sistema de software de esta computadora.

El software se divide en dos categorías: software de aplicación y software de sistema :

Características de la computadora e indicadores de rendimiento.

caracteristicas de trabajo de la computadora

1. Puede trabajar de forma automática y continua.
2. Operación rápida
3. Alta precisión de operación
4. Tiene una gran capacidad de almacenamiento y capacidad de juicio lógico.
5. Versátil

indicadores de rendimiento de la computadora

Longitud de palabra básica

Se refiere al bit básico del número de operaciones.La
longitud del número es la unidad básica de la organización del hardware, que determina el número de bits de registros, ALU y bus de datos y, por lo tanto, afecta directamente el costo del hardware.
La precisión de la operación depende principalmente de la longitud de la palabra de la máquina, cuanto mayor sea la longitud de la palabra, mayor será la precisión.

calculando la velocidad

1. Frecuencia principal (MHz): el número de pulsos electrónicos enviados en un segundo
2. Promedio de instrucciones ejecutadas por segundo (MIPS)
3. Tiempo típico de operación aritmética de punto flotante (MFLOPS)

Capacidad de la memoria principal

La cantidad máxima de información que se puede almacenar en la memoria principal

Configuración del sistema

Configuración de periféricos y configuración del software del sistema

Clasificación y aplicación de la computadora

Clasificación de las computadoras

1. Clasificados por características de la aplicación: máquina especial / máquina general
2. Según puntos de precio: supercomputadora, mainframe, computadora mediana, minicomputadora, microcomputadora
3. Por uso: estación de trabajo/servidor

aplicación de computadora

1. Computación científica
2. procesamiento de datos
3. control de la computadora
4. Diseño asistido por computadora/Fabricación asistida por computadora (CAD/CAM)
5. inteligencia artificial
6. aplicación de internet