¿Cuántas carreras técnicas existen para estudiar informática?
Métodos y medios técnicos utilizados en el ámbito informático. La tecnología informática tiene características integrales obvias y está estrechamente integrada con la ingeniería electrónica, la física aplicada, la ingeniería mecánica, la tecnología moderna de las comunicaciones, las matemáticas, etc., y se está desarrollando rápidamente. La primera computadora electrónica de propósito general ENIAC se basó en tecnología de pulso de radar, tecnología de conteo electrónico de física nuclear y tecnología de comunicación. El desarrollo de la tecnología electrónica, especialmente la tecnología microelectrónica, tiene un gran impacto en la tecnología informática. Las dos se penetran entre sí y están estrechamente integradas. Los logros en física aplicada crean las condiciones para el desarrollo de la tecnología informática: tecnología electrónica de vacío, tecnología de grabación magnética, tecnología óptica y láser, tecnología superconductora, tecnología de fibra óptica, tecnología térmica y fotosensible, etc. , todos los cuales han sido ampliamente utilizados en computadoras. La tecnología de ingeniería mecánica, especialmente la maquinaria de precisión y su tecnología y la tecnología de medición, son los pilares técnicos de los periféricos de computadora. Con los respectivos avances de la tecnología informática y la tecnología de las comunicaciones, y la creciente demanda de la sociedad de computadoras en red para disfrutar de los recursos, la tecnología informática y la tecnología de las comunicaciones se han integrado estrechamente y se convertirán en una poderosa base material y tecnológica para la sociedad. Matemáticas discretas, teoría de algoritmos, teoría del lenguaje, teoría del control, teoría de la información, teoría de autómatas, etc. , que proporciona una base teórica importante para el desarrollo de la tecnología informática. La tecnología informática se produce y desarrolla sobre la base de muchas disciplinas y tecnologías industriales, y se ha utilizado ampliamente en casi todos los campos de la ciencia y la tecnología y la economía nacional. El contenido de la tecnología informática es muy amplio y se puede dividir a grandes rasgos en tecnología de sistemas informáticos, tecnología de equipos informáticos, tecnología de componentes informáticos y tecnología de ensamblaje de computadoras.
La tecnología de sistemas informáticos es la tecnología que utilizan los ordenadores como un sistema completo. Incluye principalmente tecnología de arquitectura de sistemas, tecnología de gestión de sistemas, tecnología de mantenimiento de sistemas y tecnología de aplicación de sistemas.
① Tecnología de estructura del sistema: su función es permitir que el sistema informático logre una buena eficiencia en la resolución de problemas y un rendimiento de costos razonable. El avance de los dispositivos electrónicos, la microprogramación y la tecnología de ingeniería de estado sólido, el desarrollo de la tecnología de memoria virtual, los sistemas operativos y los lenguajes de programación han tenido un impacto significativo en la tecnología de la arquitectura informática. Se ha convertido en una combinación estrecha de hardware, firmware y software de computadora, e involucra tecnologías multidisciplinarias como ingeniería eléctrica, ingeniería microelectrónica y teoría de la informática. Hay dos aspectos principales de la tecnología de arquitectura informática moderna:
Uno es la estructura del sistema desde la perspectiva del programador, que es la estructura conceptual y la función del sistema, y está relacionada con las características del diseño del software. ; que
En segundo lugar, la estructura del sistema que ven los diseñadores de hardware es en realidad la composición o implementación de una computadora, centrándose principalmente en racionalizar la rentabilidad. Sin embargo, desde la década de 1950, la estructura del sistema vista por los programadores no ha cambiado mucho. La composición del hardware de las computadoras tradicionales está muy fuera de contacto con los lenguajes de alto nivel, lo que tiene un gran impacto en la confiabilidad del software y la eficiencia de compilación del código fuente. programas, y la eficiencia en la resolución de problemas en el sistema se ha visto afectada negativamente. Este es un tema importante que debe resolverse en la tecnología de arquitectura informática. La tecnología de procesamiento paralelo, desarrollada con el objetivo principal de mejorar la velocidad de operación del sistema, ha sido una dirección importante en la tecnología de composición de sistemas desde la década de 1970 (consulte Sistema informático de procesamiento paralelo). La idea de arquitectura de computadora de flujo de datos que surgió en la década de 1970 cambió el método tradicional de control de flujo de control de instrucciones de computadora y se convirtió en el método de control de flujo de control de datos. Esto puede evitar automáticamente los obstáculos de la correlación computacional y lograr un alto paralelismo. Debido a la importante caída en los precios de los equipos, los sistemas diseñados para un propósito particular pueden mejorar significativamente el desempeño de los costos, como las computadoras de bases de datos, las computadoras de procesamiento de imágenes, etc.
②Tecnología de gestión del sistema: La automatización de la gestión del sistema informático se logra a través del sistema operativo. El propósito básico del sistema operativo es hacer el uso más efectivo de los recursos de software y hardware de la computadora, aumentando así el rendimiento de la máquina, resolviendo problemas de manera oportuna, facilitando la operación y el uso, mejorando la confiabilidad del sistema y reduciendo el costo de la informática. problemas. La función básica del sistema operativo es administrar, programar y dirigir de manera efectiva diversos recursos del sistema informático e incluso los programas de usuario, incluida principalmente la gestión de trabajos, la gestión de archivos, la gestión de datos, la gestión del procesador, la gestión de entradas y salidas, la gestión del espacio de almacenamiento y Gestión de comunicaciones hombre-computadora, gestión de redes de terminales, gestión de fallas del sistema, reconstrucción del sistema y otra gestión de software. Además, es responsable de la protección y confidencialidad de los datos y programas de los usuarios, así como del cálculo de las tarifas. La tecnología de los sistemas operativos está mejorando su versatilidad, escalabilidad, portabilidad y productividad, y reduciendo el tiempo auxiliar.
③Tecnología de mantenimiento de sistemas: tecnología de diagnóstico y mantenimiento automático de sistemas informáticos.
El software principal que realiza la automatización del diagnóstico de mantenimiento es el programa de verificación de funciones y el programa de diagnóstico automático. El verificador funcional utiliza gráficos de datos estrictos o reintentos de acción para verificar y probar todas las funciones microscópicas de cada componente del sistema informático, comparar la exactitud de los resultados y determinar si el componente está funcionando correctamente. El diagnóstico automático utiliza un algoritmo específico para generar una gran cantidad de datos de prueba y diccionarios de fallas basados en la lógica específica del componente. Utiliza una máquina de diagnóstico u otro hardware dedicado como "núcleo duro" para iniciar la ruta de prueba relacionada con la falla. componente y restaurar los resultados de la prueba. Consulte el diccionario de fallas de la persona que causó la falla para determinar la ubicación de la falla. Actualmente, el diagnóstico automático sólo puede solucionar un único defecto de necrosis. Debido a las limitaciones del circuito en sí y del algoritmo de prueba, la cobertura de diagnóstico generalmente es de alrededor del 90% y el rango de localización de fallas es de aproximadamente 1 a 3 complementos (consulte el analizador de características).
④ Tecnología de aplicación del sistema: Los sistemas informáticos se utilizan ampliamente. La automatización de la programación y las técnicas de ingeniería del software son dos aspectos generalmente asociados a las aplicaciones.
La automatización de la programación, es decir, el uso de computadoras para diseñar programas automáticamente, es una condición necesaria para la popularización de las computadoras. Las primeras computadoras dependían de la programación manual de instrucciones de la máquina, lo que requería mucho tiempo, mucho trabajo, era propenso a errores y difícil de leer, depurar y modificar. El lenguaje ensamblador utilizado a principios de la década de 1950 tenía una correspondencia uno a uno con las instrucciones de la máquina. Se utilizaron códigos de memoria y direcciones simbólicas para reemplazar los códigos de operación y códigos de dirección de las instrucciones de la máquina, y luego las instrucciones de la máquina se generaron a través de traductores, lo que efectivamente. mejores condiciones de programación. Aunque es un lenguaje de bajo nivel, aún conserva su vitalidad porque los programas de alta calidad se pueden escribir a mano. El lenguaje de programación de alto nivel que surgió a mediados de la década de 1950 puede definir un lenguaje estricto y métodos de descripción de acuerdo con las reglas y características del algoritmo del proyecto, lo que permite a los diseñadores compilar el programa fuente del proyecto en forma de lenguaje y luego automáticamente. compilar el programa en instrucciones de máquina La compilación formal del programa de destino mejora en gran medida la productividad laboral de la programación. Existen cientos de lenguajes de programación de alto nivel, entre los cuales BASIC, FORTRAN, ALGOL, COBOL, PASCAL, etc. son los principales. Dado que muchos idiomas son incompatibles entre sí, el trasplante de programas es difícil, lo que genera un gran desperdicio. Por lo tanto, la gente concede gran importancia a la cuestión de la creación de un lenguaje unificado, y el lenguaje ADA en los Estados Unidos es un ejemplo. También se están explorando lenguajes algorítmicos cercanos al lenguaje natural. La ingeniería de producción de software es de gran importancia para el desarrollo de la tecnología informática. El método de producción de software es relativamente atrasado, principalmente manual y con poca automatización. Los costos de diseño, modificación y mantenimiento son elevados y la tasa de errores del producto es alta, lo que lleva a la llamada "crisis del software". Por lo tanto, a finales de la década de 1960 se propuso la "ingeniería de software", es decir, tomar la producción de software como una ingeniería o industria, hacer que la producción de software adopte una forma similar al hardware y establecer métodos científicos para el diseño, depuración, mantenimiento y organización de la producción del software. y gestión, formular estándares de software y desarrollar herramientas para la producción de software. Los contenidos principales de la ingeniería de software incluyen la metodología de desarrollo de software y el sistema de soporte al desarrollo de software. La metodología estudia los principios, principios y técnicas de programación para producir programas asequibles, confiables y legibles. Este sistema de soporte proporciona principalmente herramientas de soporte para cada etapa del proceso de producción de software para mejorar la eficiencia y la calidad de la producción de software. La ingeniería de software ha recibido gran atención y una amplia promoción.
Tecnología de dispositivos informáticos Los dispositivos electrónicos son la base material de los sistemas informáticos. Los circuitos más básicos para la lógica informática compleja son las puertas AND, las puertas OR y los inversores. Hay dos tipos de circuitos avanzados: "lógica combinacional" y "lógica secuencial", que son lógica implementada por dispositivos electrónicos.
Los cambios tecnológicos en los dispositivos electrónicos a menudo se ven como un signo de la generación de las computadoras.
Tecnología de dispositivos informáticos, desde los dispositivos electrónicos de vacío de los años 50 hasta los dispositivos electrónicos de vacío de los años 80.
Los circuitos integrados de muy gran escala (VLSI) han pasado por varias etapas de desarrollo importantes.
La densidad de ensamblaje ha aumentado en aproximadamente 4 órdenes de magnitud y la velocidad ha aumentado en aproximadamente 5 -6 órdenes de magnitud.
La confiabilidad mejora en aproximadamente 4 órdenes de magnitud (según la tasa de falla del dispositivo como unidad de comparación) y el consumo de trabajo se reduce en aproximadamente 3 a 4 órdenes de magnitud ( basado en una sola "puerta" como unidad de comparación), el precio disminuye.
La red se contrae entre 4 y 5 órdenes de magnitud (utilizando una única "puerta" como unidad de comparación). Herramientas
Los avances en la tecnología de software han mejorado enormemente la rentabilidad de los sistemas informáticos.
Tecnología de componentes informáticos Los sistemas informáticos están compuestos por una gran cantidad y variedad de componentes.
Fabricado en piezas. Los distintos componentes son muy técnicos y en su mayoría útiles.
Tecnología de computación y control, tecnología de almacenamiento de información y tecnología de entrada y salida de información.
① Tecnología de operación y control: principalmente la operación y funciones lógicas de la computadora
Consta de un procesador central, memoria principal, canal o procesador de entrada y salida, cada uno de los cuales
Implementa este componente de controlador de dispositivo externo. La CPU es el núcleo
más o menos. Los resultados de la investigación de algoritmos aritméticos son muy importantes para la aceleración de las cuatro operaciones aritméticas, especialmente las operaciones de multiplicación y división.
La operación juega un papel importante y, a medida que el precio del equipo disminuye, los tiempos de transporte y cambio se acortan considerablemente desde los métodos lógicos.
La aplicación de superposición de instrucciones, paralelismo de instrucciones, operaciones de línea de agua de transmisión y tecnología de súper caché puede mejorar la velocidad de ejecución del procesador central. La aplicación de la tecnología de microprogramación hace que la lógica de control aleatorio original, que era complicada y difícil de cambiar, sea flexible y regular. El proceso de aplicar conceptos de programación a las instrucciones de la máquina es control.
Una gran mejora en los métodos de diseño lógico, pero limitado por la velocidad, es versátil
En computadoras pequeñas y medianas, controladores de componentes de dispositivos periféricos y canales. Mañana
Varios controles del ordenador se concentran en el procesador, lo que hace que el sistema sea muy eficiente.
Bajo. Tecnología de programas multicanal y sistemas de tiempo compartido, así como diversas memorias y salidas
El desarrollo funcional y técnico de los componentes de entrada y salida ha internalizado el sistema informático
Los métodos de gestión y La transmisión de información se ha convertido en un tema importante, el control por computadora ha cambiado de centralizado a distribuido, tecnología y canales de control de memoria externos.
Tecnología de control de componentes de equipos.
(2) Tecnología de almacenamiento de información: la tecnología de almacenamiento permite a las computadoras almacenar grandes cantidades de información.
Los datos y programas se almacenan en el sistema para su procesamiento a alta velocidad. Porque
Existe una marcada contradicción entre la capacidad, la velocidad y el precio de los medios de almacenamiento.
La memoria debe adoptar un sistema jerárquico para formar una estructura jerárquica de la memoria.
De arriba a abajo, se puede dividir en memoria caché, memoria principal de alta velocidad (también llamada memoria interna) y memoria externa de gran capacidad. La memoria principal es un banco de memoria.
El núcleo del sistema participa directamente en el funcionamiento interno del procesador, por lo que debe tener
una velocidad de trabajo adecuada al procesador y capacidad suficiente. Década de 1950
Aunque en los últimos años han aparecido muchos métodos de almacenamiento basados en diferentes principios físicos, ninguno se ha conseguido.
Obtén los resultados deseados. A mediados de la década de 1950, apareció la memoria con núcleo de ferrita y se utilizó durante 20 años hasta mediados de la década de 1970, cuando surgió la tecnología de almacenamiento MOS.
Posteriormente se fue eliminando paulatinamente. La memoria MOS tiene muchas ventajas en términos de velocidad, precio, consumo de energía y confiabilidad.
Y prestaciones técnicas, etc. , que es el principio principal de comparación de memoria.
Estilo de pensamiento. La memoria principal no puede funcionar tan rápido como el procesador.
Generalmente de 5 a 10 veces más lento. Para aprovechar al máximo el potencial del procesador, apareció la velocidad ultraalta.
Memoria buffer. La caché suele ser la misma que la del procesador.
Los dispositivos bipolares igualan su velocidad, pero debido a su alto precio,
generalmente tienen sólo un pequeño porcentaje de la capacidad de la memoria principal. Una gran cantidad de computadoras
Se informa que se almacena en una memoria externa más lenta y económica
principalmente unidades de disco y unidades de cinta. El nivel de memoria es relativamente flojo.
La contradicción entre velocidad, capacidad y precio acerca el almacenamiento a los usuarios.
La programación espacial es difícil. Por lo tanto, el espacio de caché suele ser programado automáticamente por el hardware,
haciéndolo transparente para el usuario en el método de almacenamiento virtual (ver memoria virtual), la operación es compatible con el; Software del sistema, realizando programación automática entre la memoria principal y la memoria externa.
③Tecnología de entrada y salida de información: Los dispositivos de entrada y salida son enviados por computadoras.
Datos y procedimientos, y forma de envío de los resultados del procesamiento. El método básico de entrada es utilizar tarjetas perforadas o cintas de papel como soporte para introducir datos en la máquina a través de tarjetas o cintas de papel.
Los programas se enviaron a las computadoras y a principios de la década de 1970 apareció la entrada de datos mediante disquetes de teclado.
Los métodos de acceso (es decir, estaciones de entrada de datos) son cada vez más populares.
Texto, Datos
Se ha reconocido que el texto impreso (o escrito a mano) se lee directamente en el lector de texto óptico de una computadora.
En la actualidad, la tecnología de introducir directamente imágenes de voz en las computadoras también ha logrado algunos resultados.
En cuanto a la salida, las más habituales se basan en diversas técnicas de golpeo.
Impresora, pero la velocidad está limitada por el movimiento mecánico. Pérdida de tecnología sin impacto
Este dispositivo puede aumentar significativamente la velocidad, principalmente aplicando voltaje directamente al dieléctrico.
Una impresora electrostática, que recubre el papel para obtener una imagen electrostática latente irradiándolo con un láser.
Una impresora láser electrostática, que escanea un rodillo guía para formar una imagen electrostática latente; ; usando
>La impresión de caracteres por inyección de tinta se forma mediante la desviación de los electrodos después de que se carga la niebla de inyección de tinta.
Máquinas, etc. Como método de salida portátil, se utiliza papel térmico para cambiar de color cuando se calienta.
El principio de funcionamiento de las impresoras térmicas es relativamente sencillo. La salida del diálogo humano-computadora se basa principalmente en
un dispositivo terminal que muestra imágenes y texto en un tubo de imagen. La tecnología de entrada y salida de computadoras se está desarrollando hacia la inteligencia.
Tecnología de ensamblaje de computadoras Tecnología de ensamblaje y confiabilidad del sistema informático,
Conveniencia de mantenimiento y depuración, capacidad de fabricación de la producción y retraso en la transmisión de información.
Tener una relación íntima. La confiabilidad de la electrónica de la computadora varía con los cambios en la temperatura ambiente
y la acumulación de polvo puede causar daños al inserto o al backplane.
Cortocircuito o circuito abierto, por lo que la refrigeración y el aire acondicionado es una tecnología de montaje que hay que solucionar.
Preguntas importantes. Los métodos comunes incluyen: pasar freón líquido al conector para enfriarlo.
Enfriamiento directo del chip: Utiliza Freón para enfriar el agua, y luego introduce el agua fría en el tapón.
Método de enfriamiento por agua del disipador de calor: use freón para enfriar el aire y luego envíe aire frío.
Método de refrigeración por aire forzado para entrar a la sala de ordenadores, etc. La estructura del proceso de los dos primeros es más compleja, por lo que a menudo se utiliza refrigeración por aire. Otro problema que la tecnología de montaje debe resolver es la mejora de los grupos.
Densidad del embalaje. Una vez que el equipo informático ingresa al nivel inferior al nanosegundo, el retraso de la señal generado por unos pocos centímetros de cables es suficiente para afectar el funcionamiento normal de la máquina y hacer que los problemas de densidad del ensamblaje sean más prominentes. Los cambios en la electrónica de las computadoras han tenido un gran impacto en la tecnología de ensamblaje.
La tecnología tiene un gran impacto y el progreso de la tecnología de ensamblaje siempre ha estado relacionado con la actualización de las computadoras.
Coordinarnos entre nosotros y seguir desarrollándonos hacia lo pequeño y lo micro. En la era de los tubos electrónicos, una "puerta" era un complemento soldado con clavos y alambre de soldadura. Los tubos transparentes aumentan la densidad del conjunto en un orden de magnitud, lo que permite que cada complemento contenga varios.
La "puerta" se ensambla a partir de tableros impresos de una o dos caras. Los circuitos integrados se absorben en el dispositivo mediante plug-ins extraídos mediante placas enchufables impresas de varias capas.
El proceso de bobinado mejora enormemente la densidad del montaje. Grandes
La aplicación de matrices de puertas de circuitos integrados de gran y muy gran escala ha permitido la miniaturización de la tipificación de componentes.
El método típico consiste en soldar el chip desnudo del integrado. circuito hasta 30
Las capas restantes de láminas cerámicas forman un módulo, y luego el módulo se suelda en más de diez capas.
En la plancha de impresión.
Tendencias de desarrollo La tecnología informática se enfrenta a una serie de nuevos cambios importantes.
El hardware simple y la lógica especializada del sistema Neumann ya no pueden adaptarse al creciente número de software.
Las tendencias sofisticadas y los temas cada vez más complejos requieren que la creación dependa del software.
Un nuevo sistema de lógica natural de requisitos y temáticas. Funciones paralelas, asociativas y dedicadas
La integración de hardware, firmware y software es una habilitación importante del nuevo sistema.
Método. Las computadoras pasarán del procesamiento de información y de datos al procesamiento de conocimientos, y las bases de conocimientos reemplazarán a las bases de datos. Lenguaje natural, patrones, imágenes, escritura a mano
Esperar personas-oportunidades será la principal forma de entrada y salida, haciendo personas-instituciones
El departamento ha alcanzado un nivel avanzado. Los dispositivos de arseniuro de galio reemplazarán a los dispositivos de silicio.