¿Qué es la arquitectura de un sistema informático?

Pregunta 1: ¿Qué es la arquitectura de sistemas informáticos? La "arquitectura de sistemas informáticos" es una disciplina que estudia los sistemas informáticos desde el exterior. En términos generales, todos los usuarios de sistemas informáticos (incluidos los usuarios generales y los programadores de sistemas). Los atributos de los sistemas informáticos que se pueden ver son todos los objetos que se estudiarán en "Estructura del sistema informático". Esto es diferente del curso "Principios de composición informática", que estudia las computadoras desde el interior del sistema informático.

Después de estudiar una serie de cursos en hardware y software informático como "Principios de composición informática", "Sistemas operativos informáticos", "Programación en lenguaje ensamblador" y "Programación en lenguaje de alto nivel", estudiando "Informática Este curso "Estructura del sistema" puede comprender de manera integral los conceptos básicos, principios básicos, estructura básica, métodos de análisis básicos, métodos de diseño básicos y métodos de evaluación del desempeño de los sistemas informáticos, y establecer un concepto completo de los sistemas informáticos.

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vr.sdu.edu/~gb/Architecture/index

gdzk/yc/2002/2325

Pregunta 2: 1. ¿Qué es la arquitectura informática? ¿Cuál es la composición de una computadora? La arquitectura de la computadora (puterArchitecture) son los atributos de una computadora tal como los ven los programadores, es decir, la estructura conceptual y las características funcionales. Según la estructura jerárquica de múltiples niveles del sistema informático, las computadoras vistas por programadores en diferentes niveles tienen diferentes propiedades.

La composición de la computadora (posición de la computadora) se refiere a la implementación lógica de la estructura del sistema, incluida la composición y el diseño lógico del flujo de datos y el flujo de control dentro de la máquina.

Pregunta 3: ¿A qué se refiere principalmente la estructura del sistema informático? ¿Cuál es la investigación principal? 1. La arquitectura informática se refiere a una serie de elementos del sistema que están adecuadamente organizados entre sí. Cooperar y cooperar entre sí para lograr objetivos predefinidos mediante el procesamiento de información. Los elementos del sistema que normalmente se incluyen son: software, hardware, personas, bases de datos, documentos y procesos. Entre ellos, el software es el paquete de programas, estructuras de datos y documentos relacionados, utilizados para implementar los métodos, procesos o controles lógicos requeridos. El hardware es el equipo electrónico que proporciona potencia de cálculo y el equipo electrónico mecánico que proporciona funciones en el mundo externo ( como sensores, motores, bombas de agua, etc.); el personal son usuarios y operadores de hardware y software; las bases de datos son información grande y organizada*** a la que se accede a través de documentos de software que son manuales, tablas, gráficos y otra información descriptiva; utilizar la información del sistema; un proceso es una secuencia de pasos que define el uso específico de cada elemento del sistema o el contexto procesal en el que reside el sistema. Arquitectura de la computadora

Pregunta 4: Introducción a la arquitectura del sistema informático La arquitectura del sistema informático (arquitectura de la computadora) también se llama arquitectura de la computadora y se compone de características externas, características internas y características microexternas de la estructura de la computadora. La definición de estructura de sistema informático clásica se refiere a la estructura a nivel de máquina del lenguaje de máquina en la estructura jerárquica de varios niveles del sistema informático. Es la interfaz principal entre el software y el hardware/firmware y consta de programas en lenguaje de máquina y programas fuente en lenguaje ensamblador. y programas fuente en lenguaje de alto nivel. El programa de destino en lenguaje de máquina generado por la traducción puede tener la estructura de interfaz y las funciones que debería tener para ejecutarse correctamente en la máquina. ¿A qué se refiere la estructura del sistema informático? ¿Es la apariencia de una computadora? ¿O no se refiere a la estructura de ubicación de la placa dentro de una computadora? Entonces, ¿qué es la estructura del sistema informático es el programador o compilador del lenguaje de máquina? Propiedades externas de la computadora vistas por el programador. Las llamadas características externas son la estructura conceptual y las características funcionales de la computadora. Para usar una metáfora inapropiada, por ejemplo, un animal, ¿a qué se refiere la estructura de su sistema? Su estructura conceptual y características funcionales son equivalentes a la composición de órganos y características funcionales del animal. Por ejemplo, un pollo tiene estómago y el estómago puede. digerir los alimentos. En cuanto a la forma y composición del estómago de un pollo, no se trata de investigar la estructura del sistema. La estructura del sistema sólo cubre esta capa. Sobre la estructura multinivel de los sistemas informáticos.

La lista de ejemplos inapropiados de uso de animales como humanos es la siguiente: nivel de lenguaje de aplicación, nivel de servicio, nivel de lenguaje avanzado, lectura, nivel de aprendizaje, nivel de lenguaje ensamblador, lenguaje, nivel de pensamiento, nivel de sistema operativo, nivel de función fisiológica, nivel de máquina tradicional , nivel de órgano humano, microprograma, nivel de máquina, nivel de tejido celular Nivel Nivel de circuito electrónico Nivel molecular Todas las máquinas por encima del nivel de máquina tradicional se denominan máquinas virtuales y son máquinas implementadas mediante software. Las funciones del software y del hardware son lógicamente equivalentes, es decir, la mayoría de las funciones del hardware pueden implementarse mediante software y viceversa. Las características externas de la estructura de un sistema informático generalmente deben incluir los siguientes aspectos (esto es lo que estudiaremos en los capítulos. Una vez que se aclaren estos aspectos, la estructura del sistema quedará básicamente clara: ⑴ Sistema de instrucciones ⑵ Datos Indica (3) el direccionamiento). modo de operandos (4) la definición de la estructura del registro (5) mecanismo de interrupción y condiciones de excepción (6) sistema de almacenamiento y gestión (7) estructura de E/S (8) definición y conmutación del estado de funcionamiento de la máquina y (9) protección de la información. Por lo tanto, en estudios futuros, a menudo miro hacia atrás y pienso en qué aspecto de la estructura del sistema es este, lo cual es bueno para comprender la situación general. Permítanme mencionar aquí las características internas de la estructura del sistema informático. Las características internas de la estructura del sistema informático son los atributos básicos que lógicamente realizan esas características externas. La llamada realización lógica es cómo realizar esta función de manera lógica. Por ejemplo, Dios diseñó un estómago de cierto tamaño para un pollo. La función de este estómago es digerir los alimentos. Esta es una determinada característica externa del sistema del pollo. ¿Cómo digerirlo? La comida y la grava se comen a través del pico del pollo, y luego la comida se digiere mediante la peristalsis del estómago y la trituración de la grava. Las operaciones de comer y peristalsis aquí son características internas. Otra es la implementación informática, que es la implementación física compuesta por computadoras. Se centra principalmente en tecnología de dispositivos y tecnología de microensamblajes. Tomando el ejemplo anterior como ejemplo, ¿de qué tejidos está compuesto este estómago y cuántos músculos y nervios se utilizan para impulsarlo a moverse? En base a esto, podemos distinguir la relación entre las características externas, las características internas y la implementación física del sistema informático. Entre las características de todas las estructuras del sistema, las características externas del sistema de mando son las más críticas. Por lo tanto, la arquitectura del sistema informático a veces se denomina simplemente arquitectura del sistema de conjunto de instrucciones. Nuestro curso se enfoca en aprender la estructura del sistema de una computadora. Tradicionalmente, es la descripción de la interfaz entre hardware y software, es decir, las características externas. Estas metáforas inapropiadas son sólo para ayudar a la comprensión y no deben forzarse a corresponder, de lo contrario dañarán el rigor de la ciencia.

Pregunta 5: Estructura del sistema informático ¿Qué es la simulación? 1. La fuente de excitación ingresa energía al objeto bajo prueba y estimula una señal que puede representar completamente la información relevante y es fácil de detectar. En algunas pruebas, el objeto bajo prueba puede producir la señal requerida en condiciones de trabajo adecuadas. Algunas pruebas requieren un dispositivo de excitación externo para estimular el objeto que se está probando. Por ejemplo, las pruebas modales de vibración de máquinas herramienta requieren un excitador especial para excitar la máquina herramienta.

2. El sensor es un dispositivo o dispositivo que puede detectar el valor medido especificado y convertirlo en la misma u otra señal de salida de acuerdo con ciertas reglas. Los sensores suelen constar de elementos sensibles y elementos de conversión. El elemento sensible detecta directamente el valor medido y el elemento de conversión convierte la salida del elemento sensible en una señal adecuada para transmisión y medición. En muchos sensores estos dos se combinan en uno.

3. La transformación intermedia de la señal convierte la señal de salida del sensor en una señal estandarizada que es fácil de transmitir y procesar. Debido a que la señal de salida del sensor es generalmente una señal débil mezclada con ruido, que no es fácil de procesar, transmitir o grabar, generalmente necesita ser modulada, amplificada, demodulada y filtrada, o transformada aún más, como convertir cambios en la impedancia en cambios. en voltaje o frecuencia, conversión de señales analógicas a señales digitales, etc. Para algunos elementos de prueba importantes, es necesario registrar la señal transformada, guardarla como datos originales o mostrarla para que el probador la observe.

4. Procesamiento de señal: La señal de salida transformada intermedia se procesa y analiza adicionalmente para extraer información útil del objeto medido.

5. Mostrar registros o utilizar para mostrar o registrar los resultados del procesamiento para su posterior análisis por parte del evaluador. Si el sistema de prueba es un enlace en un sistema de control, los resultados del procesamiento se utilizarán directamente. La composición del sistema de prueba está relacionada con la tarea de investigación y no necesariamente incluye todos los enlaces en la figura anterior.

Pregunta 6: ¿Qué es la arquitectura? La arquitectura incluye un conjunto de componentes y las conexiones entre ellos. Desde que G. Amdahl propuso por primera vez el concepto de arquitectura en 1964, la gente ha comenzado a tener una comprensión unificada y clara de los sistemas informáticos, sentando una buena base para el diseño y desarrollo de sistemas informáticos a partir de entonces.

En los últimos cuarenta años, la disciplina de la arquitectura ha logrado grandes avances, y su connotación y extensión se han enriquecido enormemente. En particular, el desarrollo de la tecnología informática en red ha hecho de la arquitectura informática en red una estructura de modelo informático importante en la actualidad. El rápido desarrollo de la tecnología microelectrónica hace que la investigación de la arquitectura a nivel de chip sea un tema desafiante. La estrecha combinación e interacción de la arquitectura, el software del sistema, el software de aplicación y los lenguajes de programación también hacen que las computadoras actuales sean muy diferentes de las del pasado y han desencadenado una gran cantidad de tecnologías de vanguardia, desarrollo de productos relacionados e investigación básica. temas.

Pregunta 7: ¿De qué dos sistemas principales consta un sistema informático? ¿Cuáles son? Composición de una computadora Una computadora se compone de dos partes: hardware y software.

Hardware Desde el exterior, una computadora consta de un host, un monitor, un teclado, un mouse y parlantes. Desde un punto de vista funcional, el hardware informático incluye principalmente unidad central de procesamiento, memoria, dispositivos de entrada, dispositivos de salida, etc. Unidad central de procesamiento La unidad central de procesamiento (CPU) es el "corazón" de la computadora y está instalada en el chasis principal. Todo el trabajo en la computadora se maneja a través de él. La unidad central de procesamiento puede realizar cálculos complejos y controlar varios dispositivos para que funcionen de manera coordinada. Memoria Memoria interna Memoria externa Las computadoras utilizan dispositivos de entrada para recibir información como instrucciones y datos. Los dispositivos de entrada más utilizados incluyen teclado, mouse, etc. Dispositivos de salida Los dispositivos de salida son dispositivos utilizados por una computadora para transmitir los resultados del procesamiento. Los dispositivos de salida de uso común incluyen monitores, impresoras, parlantes, etc. Software El software se divide en dos categorías: software de sistema y software de aplicación. El software del sistema es un software que administra el hardware de la computadora y proporciona un entorno de ejecución para el software de aplicaciones, como DOS, Windows, Linux, etc., todos son software del sistema. El software de aplicación es software compilado para lograr un propósito específico. Con el software de aplicación, puede hacer dibujos, escribir artículos, producir informes multimedia, jugar, etc. en la computadora. Por ejemplo, WPS, Word, PowerPoint, etc. son todos software de aplicación.

Pregunta 8: ¿En qué consiste un sistema informático completo Un sistema informático consta de dos partes: hardware y software? Tiene las funciones de recibir y almacenar información, calcular y juzgar rápidamente según el programa y generar los resultados del procesamiento.

Hardware (nombre en inglés Hardware) es la abreviatura de hardware de computadora (término en China continental y Hong Kong, Taiwán es hardware), que se refiere a varios dispositivos físicos en el sistema informático compuestos por componentes electrónicos, mecánicos y optoelectrónicos. componentes. nombre general. Estos dispositivos físicos forman un todo orgánico según los requisitos de la estructura del sistema y proporcionan una base material para el funcionamiento del software.

En resumen, la función del hardware es ingresar y almacenar programas y datos, y ejecutar el programa para procesar los datos en una forma utilizable. Desde el punto de vista de la apariencia, la microcomputadora consta de un chasis principal y dispositivos externos. El chasis principal incluye principalmente CPU, memoria, placa base, unidad de disco duro, unidad de disco óptico, varias tarjetas de expansión, cables de conexión, fuente de alimentación, etc., incluidos mouse, teclado, etc.

El software (denominado en China continental y Hong Kong, llamado software en Taiwán, inglés: Software) es una serie de datos e instrucciones de computadora organizados en un orden específico. En términos generales, el software se divide en software de sistema, software de aplicación y middleware entre ambos. El software no solo incluye programas de computadora que se pueden ejecutar en una computadora (aquí computadora se refiere a una computadora en un sentido amplio. Los documentos relacionados con estos programas de computadora generalmente se consideran parte del software). En pocas palabras, el software es una combinación de programas y documentos. También se refiere generalmente al sistema de gestión, ideología, conciencia ideológica y política, leyes y reglamentos, etc. en la estructura social.

Las características de los sistemas informáticos son que pueden realizar cálculos y juicios precisos y rápidos, son versátiles, fáciles de usar y pueden conectarse a una red.

① Cálculo: Casi todos los cálculos complejos pueden ser realizados por computadoras mediante operaciones aritméticas y operaciones lógicas.

②Juicio: Las computadoras tienen la capacidad de distinguir diferentes situaciones y elegir diferentes procesos, por lo que pueden usarse en la gestión, control, confrontación, toma de decisiones, razonamiento y otros campos.

③Almacenamiento: Los ordenadores pueden almacenar enormes cantidades de información.

④Preciso: siempre que la longitud de la palabra sea suficiente, la precisión del cálculo teóricamente no está limitada.

⑤ Rápido: El tiempo necesario para el funcionamiento de un ordenador ha sido tan pequeño como nanosegundos.

⑥ Universal: Las computadoras son programables y diferentes programas pueden implementar diferentes aplicaciones.

⑦Fácil de usar: el software rico de alto rendimiento y la interfaz inteligente hombre-máquina facilitan enormemente su uso.

⑧Redes: múltiples sistemas informáticos pueden trascender las fronteras geográficas y compartir información remota y recursos de software con la ayuda de redes de comunicación.

Pregunta 9: Arquitectura informática, ¿cuál es la diferencia entre arquitectura de sistema informático? La arquitectura informática se refiere a aquellos atributos del sistema visibles para los programadores y también incluye ideas de diseño y arquitectura.

La estructura del sistema informático son las características externas de una computadora vistas por los programadores de lenguaje de máquina o los escritores de compiladores. Las llamadas características externas se refieren a la estructura conceptual y las características funcionales de la computadora. Estudia principalmente los principios básicos de funcionamiento del sistema informático, así como las estrategias de compensación en la división de interfaces de hardware y software, y establece una. Concepto global completo y sistemático de software y hardware informático.

puterArchitecture, es decir, arquitectura de computadora, son las propiedades de la computadora vistas por los programadores, es decir, la estructura conceptual y las características funcionales.

Pregunta 10: ¿Cuál es la conexión entre el sistema operativo de la computadora y la arquitectura de la computadora? Hay muchas funciones en la arquitectura que se implementan puramente en hardware y son transparentes para los programadores, como la búsqueda y ejecución de programas, el reemplazo de caché, etc. Reemplazo de TLB, canalización de CPU, etc. Estos son atributos de hardware de la propia máquina y están fuera del control del sistema operativo.

El sistema operativo utiliza software para programar recursos de hardware en el estado central, como la programación del proceso (asignación de tiempo de ejecución de la CPU), asignación de página de segmento de memoria en modo de protección de CPU, lectura y escritura de disco. , así como otros controladores de hardware (pero el microkernel y el kernel híbrido excluyen algunos controladores del kernel del sistema), son partes del sistema operativo que deben incluirse y requieren que los programadores del sistema programen para implementarlos. El servicio del sistema interactúa con el modo de usuario superior.

La implementación del sistema operativo no se puede separar de la arquitectura específica y está restringida por la arquitectura. No hay arquitectura sin un sistema operativo y la computadora es solo una simple combinación física de un montón de hardware. Los dos son como el cuerpo y el alma humanos. Su combinación orgánica puede convertirse en una computadora adecuada para la producción y la vida, y también deben construirse otros programas de software sobre esta base.