信息技术基础

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系统技术 计算机作为一个完整系统所运用的技术。主要有系统结构技术、系统管理技术、系统维护技术和系统应用技术等。 系统结构技术 它的作用是使计算机系统获得良好的解题效率和合理的性能价格比。电子器件的进步,微程序设计和固体工程技术的进步,虚拟存储器技术以及操作系统和程序语言等方面的发展,均对计算机系统结构技术产生重大影响。它已成为计算机硬件、固件、软件紧密结合,并涉及电气工程、微电子工程和计算机科学理论等多学科的技术。 系统管理技术 计算机系统管理自动化是由操作系统实现的。操作系统的基本目的在于最有效地利用计算机的软件、硬件资源,以提高机器的吞吐能力、解题时效,便利操作使用,改善系统的可靠性,降低算题费用等。 系统维护技术 计算机系统实现自动维护和诊断的技术。实施维护诊断自动化的主要软件为功能检查程序和自动诊断程序。功能检查程序针对计算机系统各种部件各自的全部微观功能,以严格的数据图形或动作重试进行考查测试并比较其结果的正误,确定部件工作是否正常。 系统应用技术 计算机系统的应用十分广泛。程序设计自动化和软件工程技术是与应用有普遍关系的两个方面。程序设计自动化,即用计算机自动设计程序,是使计算机得以推广的必要条件。早期的计算机靠人工以机器指令编写程序,费时费力,容易出错,阅读和调试修改均十分困难。 折叠编辑本段器件技术 电子器件是计算机系统的物质基,计算机复杂逻辑的最基层线路为"与门"、"或门"和"反相器"。由此组成的高一层线路有"组合逻辑"和"时序逻辑"两类。这些逻辑由电子器件来实现,通常以电子器件在技术上的变革作为计算机划代的标志。计算机器件技术,从50年代的真空电子器件到80年代的超大规模集成电路,经历了几个重大发展阶段,使机器组装密度提高约4个数量级,速度约提高 5~6个数量级,可靠性提高约4个数量级(以器件失效率为比较单位),功耗降低约3~4个数量级(以单个"门"为比较单位),价格降低约4~5个数量级(以单个"门"为比较单位)。器件技术的进步大大提高了计算机系统的性能价格比。 折叠编辑本段部件技术 计算机系统是由数量和品种繁多的部件组成的。各种部件技术内容十分丰富,主要有运算与控制技术、信息存储技术和信息输入输出技术等。 折叠①运算与控制技术 计算机的运算和逻辑功能主要是由中央处理器、主存储器、通道或 I/O处理器以及各种外部设备控制器部件实现的。中央处理器处于核心地位。运算算法的研究成果对加速四则运算,特别是乘除运算有重要作用,随着器件价格的降低,从逻辑方法上大大缩短进位与移位的时间。 指令重叠、指令并行、流水线作业以及超高速缓冲存储器等技术的应用,可提高中央处理器的运算速度。微程序技术的应用,使原来比较杂乱和难以更动的随机控制逻辑变得灵活和规整,它把程序设计的概念运用于机器指令的实现过程,是控制逻辑设计方法上的一大改进,但因受到速度的限制,多用于中、小型计算机、通道和外部设备部件控制器中。早期计算机的各种控制,均集中于处理器,使系统效率很低。 多道程序和分时系统技术的产生和各种存储器和输入输出部件在功能和技术上的发展,使计算机系统内部信息的管理方法与传输成为重要问题,计算机的控制从集中式走向分布式,出现了存储器控制技术与通道、外部设备部件控制技术等。 折叠②信息存储技术 存储技术使计算机能将极其大量的数据和程序存放于系统之中,以实现高速处理。由于存储手段在容量、速度、价格三者之间存在尖锐矛盾,存储器不得不采取分级的体系,形成存储器的层次结构,自上至下可分为超高速缓冲存储器、高速主存储器(又称内存储器)和大容量外存储器等。主存储器是存储体系的核心,直接参与处理器的内部操作,因此它应具有与处理器相适应的工作速度和足够大的容量。50年代以来虽出现多种基于不同物理原理的存储方法,但均未获得理想的结果。50年代中期,铁氧体磁心存储器问世,沿用达20年之久,直到70年代中期,MOS存储器技术兴起后才逐步被淘汰。 MOS存储器在速度、价格、功耗、可靠性及工艺性能等方面均有很大优越性,是主存储器比较理想的手段。主存储器的工作速度,一直未能跟上处理器,一般慢5~10倍。为充分发挥处理器潜力,出现了超高速缓冲存储器。超高速缓冲存储器通常以与处理器同类的双极型器件构成,使二者速度相匹配,但由于价格较高,容量一般只有主存储器的几百分之一。 计算机巨量的数据,存储于速度较慢价格较低的外存储器中,外存储器主要有磁盘机和磁带机。存储器的层次结构相对缓和了速度、容量、价格三者之间的矛盾,但给用户带来存储空间调度的困难。为此,一般以硬件自动调度缓存空间,使之透明于用户;以虚拟存储方法(见虚拟存储器),在操作系统软件的支持下,实施主存与外存之间的自动调度。 折叠③信息输入输出技术 输入输出设备是计算机送入数

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