Existen varias profesiones técnicas para aprender informática.

Realmente existen demasiadas tecnologías para aprender aplicaciones informáticas, incluido el diseño en diversos campos.

Métodos técnicos y medios técnicos utilizados en el campo de la informática. La tecnología informática tiene características integrales obvias, está estrechamente integrada con la ingeniería electrónica, la física aplicada, la ingeniería mecánica, la tecnología de las comunicaciones modernas y las matemáticas, y se está desarrollando rápidamente. En ese momento, la primera computadora electrónica de propósito general ENIAC se basó en tecnología de pulso de radar, tecnología de conteo electrónico de física nuclear, tecnología de comunicación, etc. El desarrollo de la tecnología electrónica, especialmente la tecnología microelectrónica, tiene un impacto significativo en la tecnología informática. Ambas se integran entre sí y están estrechamente integradas. Los logros en física aplicada han proporcionado las condiciones para el desarrollo de la tecnología informática: la tecnología electrónica de vacío, la tecnología de grabación magnética, la tecnología óptica y láser, la tecnología superconductora, la tecnología de fibra óptica, la tecnología térmica y fotosensible, etc., se utilizan ampliamente en las computadoras. La tecnología de ingeniería mecánica, especialmente la maquinaria de precisión y su tecnología de proceso y medición, es el pilar técnico de los equipos periféricos informáticos. Con el avance de la tecnología informática y la tecnología de las comunicaciones, y la creciente demanda de la sociedad de que las computadoras estén conectadas en red para lograr el máximo intercambio de recursos, la tecnología informática y la tecnología de las comunicaciones se han integrado estrechamente y se convertirán en una poderosa tecnología material para la sociedad. Las matemáticas discretas, la teoría de algoritmos, la teoría del lenguaje, la teoría del control, la teoría de la información, la teoría de los autómatas, etc. proporcionan importantes fundamentos teóricos 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 utiliza ampliamente en casi todos los campos de la ciencia, la tecnología y la economía nacional. Contenido básico El contenido de la tecnología informática es muy amplio y se puede dividir a grandes rasgos en tecnología de sistemas informáticos, tecnología de dispositivos 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 estructura 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 alcance una buena eficiencia en la resolución de problemas y una relación rendimiento-precio razonable. El avance de los dispositivos electrónicos, la microprogramación y la tecnología de ingeniería de estado sólido, la tecnología de memoria virtual y el desarrollo de sistemas operativos y lenguajes de programación han tenido un impacto significativo en la tecnología de estructura de sistemas informáticos. Se ha convertido en una combinación estrechamente integrada de hardware, firmware y software de computadora, e involucra tecnologías multidisciplinarias como ingeniería eléctrica, ingeniería microelectrónica y teoría de la informática. La tecnología de estructura del sistema de las computadoras modernas tiene principalmente dos aspectos:

Uno es la estructura del sistema vista por el programador, que es la estructura conceptual y la función del sistema y está relacionada con las características del diseño del software; la otra es la estructura del sistema vista por el programador. /p>

La segunda es la estructura del sistema vista por el diseñador de hardware, que en realidad es la composición o implementación de la computadora, enfocándose principalmente en la racionalización del rendimiento. relación de precios. Sin embargo, desde la década de 1950, la estructura del sistema vista por los programadores no ha cambiado mucho. La grave desconexión entre los componentes de hardware de tecnología informática de las computadoras tradicionales y los lenguajes de alto nivel ha afectado seriamente la confiabilidad del software, la eficiencia de compilación del programa fuente y. La eficiencia en la resolución de problemas del sistema trae efectos adversos en otros aspectos, lo cual es un problema importante que debe resolverse en la tecnología de estructura de sistemas informáticos. 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 la estructura del sistema informático de flujo de datos que surgió en la década de 1970 cambió el método de control de flujo de control de instrucciones de las computadoras tradicionales a un método de control de flujo de control de datos. Esto permite eliminar automáticamente el obstáculo de la correlación computacional y lograr un alto grado de paralelismo. Dado que el precio de los dispositivos ha bajado significativamente, los sistemas diseñados especialmente para determinados fines especiales pueden mejorar significativamente la relación rendimiento-precio, como los ordenadores de bases de datos, los ordenadores de procesamiento de imágenes, etc.

②Tecnología de gestión del sistema: la automatización de la gestión del sistema informático la realiza el sistema operativo. El propósito básico del sistema operativo es hacer el uso más efectivo de los recursos de software y hardware de la computadora para mejorar la capacidad de rendimiento de la máquina, la puntualidad en la resolución de problemas, facilitar la operación y el uso, mejorar la confiabilidad del sistema y reducir los costos de cálculo de problemas. La función básica del sistema operativo es gestionar, programar y dirigir eficazmente diversos recursos del sistema informático e incluso programas de usuario, principalmente gestión de trabajos, gestión de archivos, gestión de datos, gestión de procesadores, gestión de entradas y salidas, gestión de espacio de almacenamiento, gestión humana. Gestión de comunicaciones informáticas, gestión de redes de terminales, gestión de fallos del sistema, reensamblaje del sistema y gestión de otro software, etc. Además, también es responsable de la protección y confidencialidad de los datos y programas de los usuarios, así como del cálculo de tarifas, etc.

La tecnología del sistema operativo está mejorando la versatilidad, escalabilidad, portabilidad, eficiencia del trabajo y reduciendo el tiempo auxiliar.

③ Tecnología de mantenimiento de sistemas: Tecnología para realizar el mantenimiento y diagnóstico automático de sistemas informáticos. El software principal que implementa la automatización del mantenimiento y diagnóstico es el programa de verificación de funciones y el programa de diagnóstico automático. El programa de verificación funcional utiliza gráficos de datos estrictos o reintentos de acción para examinar y probar todas las funciones microscópicas de varios componentes del sistema informático y comparar los resultados para determinar si los componentes funcionan normalmente. 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 ad hoc como "núcleo duro" para iniciar las rutas de prueba relacionadas con el. componente defectuoso y reciclar el resultado de las pruebas. Consulte el diccionario de fallas para aquellos con fallas para determinar la ubicación de la falla. Actualmente, el diagnóstico automático sólo puede solucionar un único defecto necrótico. Debido a las limitaciones del circuito en sí y a los algoritmos de prueba, la cobertura de diagnóstico generalmente es de alrededor del 90% y el rango de ubicación de fallas está aproximadamente entre 1 y 3 complementos (consulte el analizador de funciones).

④ Tecnología de aplicación del sistema: Los sistemas informáticos se utilizan ampliamente. La automatización de la programación y la tecnología de ingeniería de software son dos aspectos que generalmente están relacionados con las aplicaciones.

La automatización de la programación, es decir, el uso de computadoras para diseñar programas automáticamente, es una condición necesaria para la promoción de las computadoras. Las primeras computadoras dependían de humanos para escribir programas utilizando instrucciones de máquina, lo que consumía mucho tiempo, trabajo, era propenso a errores y era difícil de leer, depurar y modificar. El lenguaje ensamblador que comenzó a usarse a principios de la década de 1950 tiene una correspondencia uno a uno con las instrucciones de la máquina. Los códigos de memoria y las direcciones simbólicas reemplazan los códigos de operación y los códigos de dirección de las instrucciones de la máquina, y luego las instrucciones de la máquina se generan a través de un. traductor Esto mejora efectivamente las condiciones para la programación. Aunque es un lenguaje de bajo nivel, aún conserva su vitalidad porque puede escribir manualmente programas de alta calidad. El lenguaje de programación avanzado que apareció 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 tema, de modo que los diseñadores puedan compilar el programa fuente del tema en forma de lenguaje y luego compilarlo automáticamente. El programa a través del compilador. El programa de propósito expresado en forma de instrucciones de máquina mejora en gran medida la productividad laboral de la programación. Existen cientos de lenguajes de programación de alto nivel, los principales incluyen BASIC, FORTRAN, ALGOL, COBOL, PASCAL, etc. Debido a los numerosos e incoherentes lenguajes, el trasplante de programas es difícil, lo que genera mucho desperdicio. Por lo tanto, la gente concede gran importancia a la cuestión de crear un lenguaje unificado, como el lenguaje ADA estadounidense. 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 tiene un bajo grado de automatización. El diseño, la modificación y el mantenimiento son costosos 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", que consiste en considerar la producción de software como una ingeniería o industria, hacer que la producción de software adopte una forma similar al hardware y crear métodos científicos para el diseño, la depuración, el mantenimiento y la gestión de la organización de la producción del software. , etc. , formular estándares de software, desarrollar herramientas para la producción de software, etc. 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. El 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 ha sido ampliamente promovida.

Tecnología de dispositivos informáticos Los dispositivos electrónicos son la base material de los sistemas informáticos. Los circuitos más básicos de la lógica informática compleja son las "puertas Y", las "puertas O" y los "inversores". Los circuitos de nivel superior compuestos por esto incluyen la "lógica combinacional" y la "lógica secuencial". Estas lógicas se implementan mediante dispositivos electrónicos, y los cambios tecnológicos en los dispositivos electrónicos generalmente se utilizan como símbolo de la generación de computadoras.

La tecnología de los dispositivos informáticos, desde los dispositivos electrónicos de vacío de la década de 1950 hasta los circuitos integrados a gran escala de la década de 1980, ha pasado por varias etapas importantes de desarrollo, creando máquinas

La densidad de ensamblaje aumenta en aproximadamente 4 órdenes de magnitud, la velocidad aumenta en aproximadamente 5 a 6 órdenes de magnitud,

La confiabilidad aumenta en aproximadamente 4 órdenes de magnitud (unidad de comparación basada en la tasa de falla del dispositivo), la potencia

El consumo se reduce entre 3 y 4 órdenes de magnitud (utilizando una sola "puerta" como unidad de comparación) y el precio se reduce entre 4 y 5 órdenes de magnitud (con una sola " puerta" como unidad de comparación).

Los avances en la tecnología de dispositivos han mejorado enormemente la relación rendimiento-precio de los sistemas informáticos.

Tecnología de componentes informáticos Los sistemas informáticos están compuestos por una gran cantidad y variedad de

componentes. El contenido técnico de varios componentes es muy rico e incluye principalmente tecnología de operación y control, tecnología de almacenamiento de información y tecnología de entrada y salida de información.

①Tecnología de operación y control: Las funciones informáticas y lógicas de la computadora se componen principalmente de procesador central, memoria principal, procesador de canales o E/S y varias

implementadas por un dispositivo externo. componente del controlador. La unidad central de procesamiento es el núcleo. Los resultados de la investigación de los algoritmos aritméticos juegan un papel importante en la aceleración de las cuatro operaciones aritméticas, especialmente las operaciones de multiplicación y división. A medida que el precio de los dispositivos disminuye, el método lógico se ha acortado considerablemente. el tiempo necesario para el transporte y el tiempo de turno. La aplicación de tecnologías como la superposición de instrucciones, el paralelismo de instrucciones, las operaciones de canalización de transmisión y la memoria caché pueden mejorar la velocidad de computación del procesador central. La aplicación de la tecnología de microprogramación hace que la lógica de control aleatorio que originalmente era relativamente confusa y difícil de cambiar sea flexible y regular. Aplica el concepto de programación a las instrucciones de la máquina. El proceso de implementación es una mejora importante en la lógica de control. Sin embargo, debido a las limitaciones de velocidad, se utiliza principalmente en computadoras medianas y pequeñas, canales y controladores de componentes de dispositivos externos. Al principio, varios controles de las computadoras se concentraban en el procesador, lo que hacía que la eficiencia del sistema fuera muy baja. La aparición de la tecnología de sistemas de multiprogramación y tiempo compartido y el desarrollo funcional y técnico de diversas memorias y componentes de entrada y salida han hecho que los métodos de gestión de la información dentro de los sistemas informáticos compatibles con la transmisión se hayan convertido en un tema importante. Han surgido tecnologías y canales de control de memoria centralizados a distribuidos, tecnología de control de componentes de equipos externos, etc.

②Tecnología de almacenamiento de información: la tecnología de almacenamiento permite a las computadoras almacenar cantidades extremadamente grandes de

datos y programas en el sistema para lograr un procesamiento de alta velocidad. Debido a

la marcada contradicción entre capacidad, velocidad y precio de los medios de almacenamiento,

la memoria tiene que adoptar un sistema jerárquico para formar una estructura jerárquica de memoria.

>De arriba a abajo, se puede dividir en memoria caché de alta velocidad, memoria principal de alta velocidad (también llamada memoria interna) y memoria externa de gran capacidad. La memoria principal es el núcleo del sistema de almacenamiento y participa directamente en el funcionamiento interno del procesador, por lo que debe tener una velocidad de trabajo y una capacidad suficientemente grande y adecuada al procesador. Aunque desde la década de 1950 han aparecido una variedad de métodos de almacenamiento basados ​​en diferentes principios físicos, no han logrado resultados ideales. A mediados de la década de 1950, apareció la memoria con núcleo de ferrita y se utilizó durante 20 años. No se eliminó gradualmente hasta el auge de la tecnología de memoria MOS a mediados de la década de 1970. La memoria MOS tiene grandes ventajas en términos de velocidad, precio, consumo de energía, confiabilidad y rendimiento del proceso, y es un método ideal para la memoria principal. La velocidad de trabajo de la memoria principal nunca ha podido seguir el ritmo del procesador.

Generalmente es de 5 a 10 veces más lenta. Para aprovechar al máximo el potencial del procesador, apareció una memoria intermedia de ultra alta velocidad. La memoria caché suele estar compuesta por dispositivos bipolares del mismo tipo que el procesador para igualar la velocidad de los dos. Sin embargo, debido a su mayor precio, su capacidad generalmente es sólo del uno por ciento. Grandes cantidades de datos informáticos se almacenan en memorias externas más lentas y menos costosas, que incluyen principalmente unidades de disco y de cinta. La estructura jerárquica de la memoria alivia relativamente la contradicción entre velocidad, capacidad y precio, pero plantea dificultades a los usuarios en la programación del espacio de almacenamiento. Para ello, generalmente se utiliza hardware para programar automáticamente el espacio de caché,

haciéndolo transparente para el usuario, se utiliza el método de almacenamiento virtual (ver memoria virtual), con el apoyo del software del sistema operativo

Implementar programación automática entre la memoria principal y la memoria externa.

③Tecnología de entrada y salida de información: los dispositivos de entrada y salida son los medios por los cuales las computadoras ingresan

datos y programas y envían resultados de procesamiento.

El método básico de entrada es utilizar tarjetas perforadas o cintas de papel como soportes y enviar datos y programas a la computadora a través de una máquina de entrada de tarjetas o cintas de papel. La codificación apareció a principios de la década de 1970. El método de entrada de datos (es decir, la estación de entrada de datos) se ha vuelto cada vez más popular. Se han logrado ciertos resultados con lectores de texto ópticos que pueden leer directamente texto y datos impresos (o escritos a mano) en las computadoras.

En cuanto a su rendimiento, las más comunes son varios tipos de impresoras basadas en tecnología de impacto, pero su velocidad está limitada por el movimiento mecánico. Los dispositivos de salida con tecnología sin impacto pueden aumentar significativamente la velocidad. Incluyen principalmente impresoras electrostáticas que aplican voltaje directamente a medios dieléctricos

papel recubierto para obtener imágenes latentes electrostáticas. Una impresora láser electrostática que escanea con una luz; tambor guía para formar una imagen latente electrostática; una impresora de inyección de tinta que utiliza

puntos de niebla de inyección de tinta para cargarse y luego desviarse mediante electrodos para formar texto

Máquina, etc. Como método de salida liviano, son más populares las impresoras térmicas que utilizan el principio de que el papel térmico cambia de color cuando se calienta. La salida del diálogo persona-computadora utiliza principalmente equipos terminales que utilizan tubos de imagen para mostrar imágenes y texto. La tecnología de entrada y salida de computadoras se está desarrollando hacia la inteligencia.

Tecnología de ensamblaje de computadoras La tecnología de ensamblaje está estrechamente relacionada con la confiabilidad del sistema informático,

la conveniencia de mantenimiento y depuración, el proceso de producción y el grado de retraso en la transmisión de información

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relación. La confiabilidad de la electrónica de la computadora disminuye con el aumento de la temperatura ambiente

y la humedad. La acumulación de polvo puede causar un cortocircuito o un circuito abierto del enchufe o de la placa base

, por lo que. La refrigeración y el aire acondicionado son cuestiones importantes que deben resolverse en la tecnología de montaje.

Los métodos comúnmente utilizados incluyen: el método de enfriamiento directo para introducir freón líquido en la aleta de enfriamiento enchufable; el método de enfriamiento por agua que consiste en usar freón para enfriar el agua y luego introducir agua fría en la aleta de enfriamiento enchufable; aire y luego envíe el aire frío

al método de enfriamiento de aire forzado del compartimiento de la máquina, etc. La estructura del proceso de los dos primeros es relativamente compleja, por lo que a menudo se utiliza refrigeración por aire. Otro problema que la tecnología de ensamblaje debe resolver es aumentar la densidad de ensamblaje. Después de que los dispositivos informáticos ingresan al nivel inferior al nanosegundo, el retraso de la señal generado por cables de unos pocos centímetros de largo es suficiente para afectar el funcionamiento normal de la máquina, lo que hace que el problema de la densidad del ensamblaje sea más prominente. La transformación de los dispositivos electrónicos informáticos ha tenido un gran impacto en la tecnología de ensamblaje. El progreso de la tecnología de ensamblaje siempre ha estado coordinado con la sustitución de las computadoras y ha seguido desarrollándose hacia productos pequeños y miniaturizados. En la era de los tubos electrónicos, una "puerta" era un complemento soldado con clavos y cables. Los transistores aumentan la densidad del ensamblaje en un orden de magnitud. Cada complemento puede contener varias "puertas" y se ensamblan mediante placas impresas de una o dos caras. El circuito integrado absorbe los complementos anteriores en el dispositivo y utiliza placas enchufables y placas base impresas de múltiples capas, así como procesos de bobinado y cableado, lo que aumenta considerablemente la densidad del ensamblaje. La aplicación de conjuntos de puertas de circuitos integrados a gran y ultra gran escala ha permitido el microensamblaje. El método típico consiste en soldar el chip desnudo del circuito integrado hasta 30

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Se forman módulos sobre las capas restantes de láminas cerámicas y luego se sueldan a más de diez capas de sustratos impresos.

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 a la tendencia de un

software cada vez más complejo y de tareas cada vez más complejas, que requieren que la creación esté sujeta al software

Un nuevo sistema que requiere la lógica natural del tema. El paralelismo, la asociación, las funciones dedicadas y la combinación de hardware, firmware y software son métodos importantes para realizar el nuevo sistema. Las computadoras pasarán del procesamiento de información y datos al procesamiento de conocimientos, y las bases de conocimientos reemplazarán a las bases de datos. El lenguaje natural, los patrones, las imágenes, la escritura a mano

etc. serán la principal forma de entrada y salida de las conversaciones entre humanos y máquinas, llevando la relación humano-orgánica

a un nivel avanzado. Los dispositivos de arseniuro de galio reemplazarán a los dispositivos de silicio.