Информатика 101: аппаратные средства против программных компонентов

Computer Science 101 Изучение

Аппаратное и программное обеспечение являются неотъемлемыми частями компьютерной системы. Компоненты оборудования — это физические части компьютера, такие как центральный процессор (ЦП), мышь, хранилище и многое другое. Программные компоненты — это набор инструкций, которые мы храним и запускаем на нашем оборудовании. Вместе они образуют компьютер.

Если вы новичок в информатике, важно разбираться в аппаратных и программных компонентах. Это основа любого путешествия по информатике.

Сегодня мы погрузимся в аппаратное и программное обеспечение и научим вас, как они связаны с памятью компьютера, процессором и многим другим.

Аппаратное обеспечение против программного обеспечения

Программное обеспечение описывает набор программ и процедур, выполняющих задачи на компьютере. Программное обеспечение — это упорядоченная последовательность инструкций, которые изменяют состояние аппаратного обеспечения компьютера. Существует три основных типа программного обеспечения:

  • System software
  • Programming software
  • Application software

Когда вы думаете о компьютерных науках, вам, вероятно, приходит на ум программное обеспечение. Программное обеспечение — это то, что на самом деле кодируют разработчики. Затем эти программы устанавливаются на жесткий диск.

Аппаратное обеспечение — это все, что физически связано с компьютером. Например, монитор, принтер, мышь и жесткий диск — все это компоненты оборудования.

Аппаратное и программное обеспечение взаимодействуют друг с другом. Программное обеспечение «сообщает» оборудованию, какие задачи нужно выполнять, а оборудование позволяет их выполнять.

Примечание. Большинству компьютеров для работы требуется как минимум жесткий диск, дисплей, клавиатура, память, материнская плата, процессор, блок питания и видеокарта.

Аппаратное обеспечение

Программное обеспечение

Физические устройства, на которых хранится и запускается программное обеспечение Сборник закодированных инструкций по взаимодействию с компьютером.
Работает как система доставки Выполняет конкретные задачи
Монитор, принтер, сканеры, этикетировщики, маршрутизаторы и жесткий диск Adobe, Google Chrome, Microsoft Excel, Spotify
Оборудование начинает работать, когда загружается программное обеспечение. Программное обеспечение должно быть установлено на оборудовании
Оборудование со временем изнашивается Программное обеспечение не изнашивается, но оно уязвимо для ошибок / устаревает

Нравится статья? Прокрутите вниз, чтобы подписаться на нашу бесплатную новостную рассылку, выходящую два раза в месяц.

Читайте также:  Чем синтаксис ReactJS ES6 отличается от ES5?

Компоненты оборудования

Теперь, когда мы понимаем разницу между аппаратным и программным обеспечением, давайте узнаем об аппаратных компонентах компьютерной системы. Помните: оборудование включает в себя физические части компьютера, которым управляет программное обеспечение.

Процессор

Центральный процессор (ЦП) — это физический объект, обрабатывающий информацию на компьютере. Он берет данные из основной памяти, обрабатывает их и возвращает измененные данные в основную память. Он состоит из двух подразделений:

  • Блок управления (CU): контролирует поток данных из и в основную память
  • Арифметико-логический блок (АЛУ): обрабатывает данные

Архитектура фон Неймана

Этот дизайн компьютерной архитектуры, созданный Джоном фон Нейманом в 1945 году, до сих пор используется в большинстве компьютеров, производимых сегодня. Архитектура фон Неймана основана на концепции компьютера с хранимой программой. Данные инструкции и программы хранятся в одной памяти.

Эта архитектура включает в себя следующие компоненты:

  • Устройство управления
  • Входы / Выходы
  • Арифметико-логический блок (АЛУ)
  • Блок памяти
  • Регистры

Архитектура фон Неймана

Блоки ввода и вывода

Устройство ввода принимает входные данные из реального мира или устройства ввода и преобразует эти данные в потоки байтов. Общие устройства ввода включают клавиатуру, мышь, микрофон, камеру и USB.

Устройство вывода, с другой стороны, берет обработанные данные из хранилища ЦП и представляет их в понятном для человека виде. К распространенным устройствам вывода относятся экраны мониторов, принтеры и наушники.

Единицы хранения

После того, как данные извлечены и преобразованы, они должны быть сохранены в памяти. Единица хранения или память — это физическое пространство памяти. Он разделен на места хранения размером в байты.

Хранилище содержит миллионы байтов памяти

Хранилище содержит миллионы байтов памяти для хранения всего, что мы хотим на нашем компьютере. Чтобы сохранить немного данных в памяти компьютера, мы используем схему, называемую защелкой, которая сохраняет предыдущий ввод, если он не сброшен. Мы можем создать схему, используя:

  • S-R latch
  • Gated S-R latch
  • D latch

Объем памяти

В аппаратной памяти компьютера есть компоненты. Основная память или оперативная память (RAM) — это физическая память внутри компьютера. В нем хранятся данные и инструкции, к которым ЦП может получить прямой доступ. Компьютеры обычно имеют ограниченный объем оперативной памяти для хранения всех ваших данных.

Именно тогда и приходит в употребление вторичное хранилище. Вторичное хранилище увеличивает основную память и содержит данные и программы, которые не нужны немедленно.

К вторичным устройствам хранения относятся жесткие диски, компакт-диски (CD), USB-накопители и т. Д. ЦП не может получить прямой доступ к вторичным устройствам хранения.

Читайте также:  5 главных причин изучать разработку игр

Программные компоненты

Теперь давайте обсудим различные программные компоненты, необходимые для работающего компьютера. Помните: программное обеспечение включает в себя набор программ, процедур и подпрограмм, необходимых для работы компьютера.

Машинный язык

Компьютер может обрабатывать только двоичные данные: поток единиц и нулей. Двоичный — это язык компьютера. Инструкции для компьютера также хранятся в виде единиц и нулей, которые компьютер должен декодировать и выполнять.

язык ассемблера

Язык ассемблера — это удобочитаемый режим инструкций, который преобразует двоичный код операции в инструкцию ассемблера. ЦП не может обрабатывать или выполнять инструкции сборки, поэтому требуется кодировщик, который может преобразовывать язык ассемблера в машинный язык.

Ассемблер

Ассемблер переводит программу на ассемблере на машинный язык. Приведенный ниже фрагмент кода представляет собой программу сборки, которая печатает «Hello, world!» на экране для процессора X86.

section .data
   text db 'Hello, world!'

section .text
   global _start              
    
_start:
   mov  rax, 1               
   mov  rdi, 1
   mov  rsi, text
   mov  rdx, 14
   syscall
    
   mov  rax, 60
   mov   rdi, 
   syscall

Языки высокого уровня

Язык ассемблера называется языком низкого уровня, потому что он очень похож на машинный язык. Чтобы преодолеть эти недостатки, были созданы языки высокого уровня.

Эти языки называются языками программирования, и они позволяют нам создавать мощные, сложные, удобочитаемые программы без большого количества низкоуровневых инструкций. Некоторые из самых известных языков высокого уровня :

  • Python
  • C++
  • Java
print «Hello World»

Как вы разрабатываете программное обеспечение?

Дизайн программного обеспечения — это процесс преобразования определенных требований в подходящую программу с использованием кода и языка высокого уровня. Нам необходимо правильно разработать программу и систему, которые соответствуют нашим целям.

Разработчики используют дизайн программного обеспечения, чтобы продумать все части своего кода и системы. Разработка программного обеспечения включает три уровня:

  • Архитектурный дизайн: абстрактная версия программы или системы, в которой описывается, как компоненты взаимодействуют друг с другом.
  • Высокоуровневый дизайн: в этой части дизайн разбивается на подсистемы и модули. Дизайн высокого уровня фокусируется на том, как система должна быть реализована.
  • Детальный дизайн: в этой части рассматривается реализация. Здесь мы определяем логическую структуру каждого модуля.
Оцените статью
bestprogrammer.ru
Добавить комментарий