Информатика 101: аппаратные средства против программных компонентов

Абсолютное руководство для новичков

• Абсолютное руководство для новичков по компьютерам и программированию

• Научитесь программировать: руководство для начинающих по кодированию и синтаксису

• Компьютерные системы счисления 101: двоичные и шестнадцатеричные преобразования

• Информатика 101: аппаратные средства против программных компонентов

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 , который 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 соотносятся с памятью компьютера, процессором и т. Д.

Сегодня мы узнаем:

• Оборудование против программного обеспечения
• Компоненты оборудования
• Программные компоненты
• Как вы разрабатываете программное обеспечение?
• Что изучать дальше

Сделайте первый шаг к тому, чтобы стать специалистом по информатике

Этот курс — идеальное место для начала вашего пути в информатике. Вы узнаете о структуре компьютеров, способах представления данных и многом другом.

Представление информации в компьютерных системах

Аппаратное обеспечение и программное обеспечение

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

• Системное программное обеспечение
• Программирование программное обеспечение
• Прикладное программное обеспечение

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

Оборудование — это все, что физически подключено к компьютеру . Например, монитор, принтер, мышь и жесткий диск являются аппаратными компонентами.

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

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

Нравится статья? Прокрутите вниз, чтобы подписаться на нашу бесплатную новостную рассылку раз в два месяца.

Аппаратные компоненты

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.

CPU

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

• Блок управления (CU): управляет потоком данных из и в основную память
• Арифметико-логический блок (ALU): обрабатывает данные

Архитектура фон Неймана

Этот проект 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:

• Блок управления
• Входы/выходы
• Арифметико-логический блок (ALU)
• Блок памяти
• Регистры

Единицы ввода и вывода

Блок ввода принимает входные данные из реального мира или устройства ввода и преобразует эти данные в потоки байтов. К распространенным устройствам ввода относятся клавиатура, мышь, микрофон, камера и USB.

Блок вывода , с другой стороны, берет обработанные данные из хранилища. процессора и представляет его понятным для человека способом. К распространенным устройствам вывода относятся экраны монитора, принтеры и наушники.

Единицы хранения

После получения и преобразования данных их необходимо сохранить в памяти . Единица хранения или память — это физическое пространство памяти. Он разделен на места хранения размером в байты.

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 был сброшен. Мы можем создать схему, используя:

• SR-защелку
• Gated SR-защелку
• D-защелку

Память

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 основной памяти для хранения всех ваших данных.

Именно тогда начинает использоваться вторичное хранилище . . Вторичное хранилище увеличивает основную память и содержит данные и программы, которые не нужны немедленно.

Вторичные устройства хранения включают жесткие диски, компакт-диски (CD), USB-накопители и т. Д. Вторичные устройства хранения не могут быть напрямую обрабатывается ЦП.

Программные компоненты

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

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 выполнить.

Язык ассемблера

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

Ассемблер

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

  section.data text db 'Hello, world!' section.text global _start _start: movrax, 1 movrdi, 1 movrsi, text movrdx  , 14 системный вызов movrax, 60 mov rdi, 0 системный вызов  

Языки высокого уровня

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

Они называются языками программирования и позволяют создавать мощные, сложные, удобочитаемые программы. без большого количества низкоуровневых инструкций. Некоторые из наиболее известных языков высокого уровня:

• Python
• C ++
• Java

 печать  «Привет, мир» 

Как вы разрабатываете программное обеспечение?

Разработка программного обеспечения — это процесс преобразование конкретных требований в подходящую программу с использованием кода и языка высокого уровня. Нам необходимо правильно спроектировать 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.
• Дизайн высокого уровня: эта часть разбивает дизайн 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..

Чему научиться дальше

Поздравляем! Теперь у вас должно быть твердое представление об аппаратном, программном обеспечении и компонентах компьютера. Они необходимы для вашего основания как ученого-информатика. Для следующего шага в этом путешествии вы должны узнать о:

• двоичных преобразованиях
• представлении данных
• данных сжатие
• Базовый синтаксис языка программирования

Чтобы начать работу с этими основами, ознакомьтесь с учебным курсом Представление информации в компьютерных системах . Этот курс — идеальный первый шаг в мир информатики. Вы узнаете, как компьютерные системы выполняют сложные задачи, от хранения до обработки и не только.

Удачного обучения!

Продолжить чтение о компьютерных науках

• Компьютерные системы счисления 101: двоичные и шестнадцатеричные преобразования
• Learn How to Code: руководство для начинающих по кодирование и синтаксис
• Абсолютное руководство по компьютерам и программированию для новичков