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Software

IGCSE Ciencias de la Computación · Tema 4

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13:11

Hardware y Software

Aquí hay una computadora completamente nueva. Cada parte física funciona — el procesador, la memoria, la pantalla, el teclado. Enciéndela y no pasa nada. No hay escritorio…

Narración en inglés · Subtítulos en inglés + 中文 quemados en pantalla

4.1

Hardware and software

Un sistema informático está formado por dos partes que trabajan juntas.

Hardware es las partes físicas (CPU, teclado); software son los programas (apps, SO)
El hardware son las partes físicas; el software son los programas
  • Hardware 硬件 es la parte física 物理的 del ordenador — las partes que se pueden tocar. Ejemplos: la CPU, la memoria, el teclado, la pantalla y el disco duro.
  • Software 软件 es el conjunto de programas 程序 que controlan el ordenador y dicen al hardware qué hacer.

El hardware no puede hacer nada útil por sí solo. El software necesita hardware para ejecutarse. Ambos son necesarios.

Una placa base de ordenador con sus chips, ranuras y conectores
La placa base y las piezas unidas a ella son hardware — las partes físicas que se pueden tocar
Un sistema operativo de escritorio en pantalla
Un sistema operativo es software — los programas que dicen al hardware qué hacer
Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
Hardware/ˈhɑːdweə/ 硬件 yìng jiàn
physical/ˈfɪzɪkl/ 物理的 wù lǐ de
Software/ˈsɒftweə/ 软件 ruǎn jiàn
programs/ˈprəʊɡræmz/ 程序 chéng xù
System software/ˈsɪstəm ˈsɒftweə/ 系统软件 xì tǒng ruǎn jiàn
operating system/ˈɒpəreɪtɪŋ ˈsɪstəm/ 操作系统 cāo zuò xì tǒng
4.1

Tipos de software

Syllabus
Los candidatos deben ser capaces de: Notas y orientación
1 Describir la diferencia entre el software del sistema y el software de aplicación, y proporcionar ejemplos de cada uno • El software del sistema proporciona los servicios que necesita el ordenador, incluido el sistema operativo y el software de utilidad • El software de aplicación proporciona los servicios que necesita el usuario
2 Describir el papel y las funciones básicas de un sistema operativo • Incluyendo: – gestión de archivos – gestión de interrupciones – proporcionación de una interfaz – gestión de periféricos y controladores – gestión de memoria – gestión de multitarea – proporcionación de una plataforma para ejecutar aplicaciones – provisión de seguridad del sistema – gestión de cuentas de usuario
3 Entender cómo se requieren hardware, firmware y un sistema operativo para ejecutar software de aplicación • Las aplicaciones se ejecutan sobre el sistema operativo • El sistema operativo se ejecuta sobre el firmware • El bootloader (firmware) se ejecuta sobre el hardware
4 Describir el papel y el funcionamiento de las interrupciones • Incluyendo: – cómo se genera una interrupción – cómo se gestiona mediante una rutina de servicio de interrupciones – qué sucede como resultado de las interrupciones • Las interrupciones por software incluyen la división por cero y dos procesos intentando acceder a la misma ubicación de memoria • Las interrupciones por hardware incluyen presionar una tecla en el teclado y mover el ratón

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

El software se divide en dos tipos.

Un árbol que divide el Software en software de sistema (sistema operativo, utilidades, controladores, compilador) y software de aplicación (procesador de texto, hoja de cálculo, base de datos, navegador)
El software se divide en software de sistema (hace funcionar el ordenador) y software de aplicación (permite al usuario realizar una tarea)

Software de sistema

El software de sistema 系统 software controla el propio ordenador y proporciona una base sobre la cual ejecutar otros programas. Ejemplos:

  • sistema operativo 操作系统 (ver más abajo);
  • compilador 编译器 y enlazador 链接器 (herramientas que convierten los programas en un formato que el ordenador puede ejecutar);
  • controlador de dispositivo 设备驱动程序 — software que permite al sistema operativo controlar un componente de hardware;
  • software de utilidad 实用程序 — herramientas pequeñas que cuidan del ordenador (por ejemplo, antivirus, copias de seguridad, limpieza de discos).

Debajo del sistema operativo se encuentra el firmware 固件 — software almacenado permanentemente en ROM o flash que se ejecuta en el momento en que el ordenador se enciende. El BIOS y el bootloader 引导 program son firmware: comprueban el hardware y luego cargan el sistema operativo. Por lo tanto, las capas se apilan hardware → firmware → sistema operativo → software de aplicación, cada una ejecutándose sobre la capa inferior.

Software de aplicación

El software de aplicación 应用软件 permite al usuario realizar una tarea útil. Ejemplos:

  • software de procesamiento de textos 文字处理 (escritura de documentos);
  • software de hoja de cálculo 电子表格 (trabajo con números en una cuadrícula);
  • sistema de gestión de bases de datos 数据库管理系统 (almacenamiento y búsqueda de datos);
  • navegador web 网页浏览器 (visualización de páginas web).
Software de sistema Software de aplicación
Función hace funcionar y gestiona el ordenador ayuda al usuario a realizar una tarea
Quién lo usa el ordenador (en segundo plano) el usuario (directamente)
Ejemplos sistema operativo, controladores, utilidades procesador de texto, navegador, juegos
Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
firmware/ˈfɜːmweə/ 固件 gù jiàn
bootloader/ˈbuːtləʊdə/ 引导程序 yǐn dǎo chéng xù
Application software/ˌæplɪˈkeɪʃn ˈsɒftweə/ 应用软件 yìng yòng ruǎn jiàn
word processing/wɜːd ˈprəʊsesɪŋ/ 文字处理 wén zì chǔ lǐ
spreadsheet/ˈspredʃiːt/ 电子表格 diàn zi biǎo gé
database management system/ˈdeɪtəbeɪs ˈmænɪdʒmənt ˈsɪstəm/ 数据库管理系统 shù jù kù guǎn lǐ xì tǒng
web browser/web ˈbraʊzə/ 网页浏览器 wǎng yè liú lǎn qì
providing a user interface/prəˈvaɪdɪŋ ə ˈjuːzə ˈɪntəfeɪs/ 用户界面 yòng hù jiè miàn
managing peripherals/ˈmænɪdʒɪŋ pəˈrɪfərəlz/ 外围设备 wài wéi shè bèi
managing multitasking/ˈmænɪdʒɪŋ ˈmʌltitæskɪŋ/ 多任务处理 duō rèn wù chǔ lǐ
providing a platform/prəˈvaɪdɪŋ ə ˈplætfɔːm/ 平台 píng tái
4.1

El sistema operativo

Un sistema operativo (SO) es el principal software de sistema. Controla todo el ordenador y permite que el hardware, el software de aplicación y el usuario trabajen juntos. Sin un SO, el ordenador es muy difícil de usar.

Cuatro capas apiladas — usuario arriba, luego software de aplicación, luego sistema operativo, y hardware en la base
El sistema operativo se sitúa entre el hardware y el software de aplicación y el usuario, permitiendo que trabajen juntos

El OS tiene muchos roles:

  • gestión de archivos — guardar, abrir, nombrar, mover y eliminar archivos;
  • manejo de interrupciones (ver más abajo);
  • proporcionar una interfaz de usuario 用户界面 para que el usuario pueda controlar el ordenador;
  • gestión de la memoria — decidir qué se mantiene en RAM y dónde;
  • gestión de periféricos 外围设备和 sus controladores — controlar dispositivos como impresoras;
  • gestión de la multitarea 多任务处理 — permitir que varios programas se ejecuten simultáneamente;
  • proporcionar una plataforma 平台 para ejecutar software de aplicación;
  • gestión de la seguridad — cuentas de usuario, contraseñas y permisos de acceso.
4.1

Interrupciones

Una interrupción 中断 es una señal enviada al procesador 处理器 para indicarle que algo necesita atención inmediata.

Una interrupción puede provenir de tres fuentes:

  • hardware — por ejemplo, se presiona una tecla, o una impresora se queda sin papel;
  • software — por ejemplo, un programa intenta dividir por cero;
  • el usuario — por ejemplo, el usuario presiona una tecla "cancelar".

Cuando llega una interrupción, el procesador detiene lo que está haciendo, guarda su posición y atendiendo (resolviendo) la interrupción. Cuando esto está hecho, vuelve a lo que estaba haciendo antes. Esto permite que el ordenador reaccione rápidamente a eventos importantes.

Un ciclo: programa principal ejecutándose, luego en una interrupción la CPU guarda su estado, ejecuta la rutina de servicio de interrupciones, restaura el estado y retoma
En una interrupción, la CPU guarda su posición, ejecuta la rutina de servicio de interrupciones, luego restaura su posición y continúa
Explorar

Cómo la CPU maneja una interrupción

Paso a paso de una interrupción. La CPU pausa lo que está haciendo, atiende el evento urgente, luego continúa exactamente donde se detuvo — así es como un procesador gestiona simultáneamente el teclado, la impresora y el temporizador.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
interrupt/ˈɪntərʌpt/ 中断 zhōng duàn
processor/ˈprəʊsesə/ 处理器 chǔ lǐ qì
central processing unit/ˈsentrəl ˈprəʊsesɪŋ ˈjuːnɪt/ 中央处理器 zhōng yāng chǔ lǐ qì
programming language/ˈprəʊɡræmɪŋ ˈlæŋɡwɪdʒ/ 编程语言 biān chéng yǔ yán
high-level language/haɪ ˈlevl ˈlæŋɡwɪdʒ/ 高级语言 gāo jí yǔ yán
low-level language/ləʊ ˈlevl ˈlæŋɡwɪdʒ/ 低级语言 dī jí yǔ yán
machine code/məˈʃiːn kəʊd/ 机器码 jī qì mǎ
assembly language/əˈsemblɪ ˈlæŋɡwɪdʒ/ 汇编语言 huì biān yǔ yán
specific/spəˈsɪfɪk/ 特定的 tè dìng de
translator/trænˈsleɪtə/ 翻译程序 fān yì chéng xù
4.2

Lenguajes de programación

Syllabus
Los candidatos deben ser capaces de: Notas y orientación
1 Explicar qué se entiende por lenguaje de alto nivel y un lenguaje de bajo nivel, incluyendo las ventajas e inconvenientes de cada uno • Las ventajas e inconvenientes incluyen: – facilidad para leer y escribir código, p. ej., el lenguaje de bajo nivel es difícil de leer; – facilidad para depurar código; – independencia de la máquina; – manipulación directa del hardware
2 Entender que el lenguaje ensamblador es una forma de lenguaje de bajo nivel que utiliza mnemotécnicos, y que se necesita un ensamblador para traducir un programa en lenguaje ensamblador a código máquina
3 Describir el funcionamiento de un compilador y un intérprete, incluyendo cómo cada uno traduce un lenguaje de alto nivel y cómo se informan los errores • Un compilador traduce todo el código de una vez antes de ejecutarlo, produciendo un archivo ejecutable • Un intérprete traduce y ejecuta el código línea por línea • Un compilador proporciona un informe de errores para todo el código si se detectan errores • Un intérprete detiene la ejecución cuando encuentra un error
4 Explicar las ventajas e inconvenientes de un compilador y un intérprete • Incluye la comprensión de que un intérprete se utiliza principalmente durante el desarrollo de un programa y un compilador se utiliza para traducir el programa final
5 Explicar el papel de un IDE en la escritura de código de programas y las funciones comunes que ofrecen los IDEs • Incluyendo: – editores de código; – entorno de tiempo de ejecución; – traductores; – diagnósticos de errores; – autocompletado; – autocorrección; – formateo automático (prettyprint)

Fuente: Plan de estudios Cambridge International

Todos los ordenadores procesan datos utilizando la unidad central de procesamiento 中央处理器 (CPU). Para hacer que la CPU realice trabajo, las personas escriben programas en un lenguaje de programación 编程语言. Hay dos clases.

Lenguajes de alto nivel

Un lenguaje de alto nivel 高级语言 se escribe en palabras que se parecen un poco al inglés (por ejemplo Python). Es:

  • fácil para las personas leer, escribir y corregir;
  • independiente del ordenador — el mismo programa puede ejecutarse en diferentes tipos de ordenadores.

Lenguajes de bajo nivel

Un lenguaje de bajo nivel 低级语言 está cerca de lo que el hardware utiliza realmente. Incluye:

  • código máquina 机器码 — instrucciones escritas en binario (0s y 1s), que la CPU ejecuta directamente;
  • lenguaje ensamblador 汇编语言 — código máquina escrito con códigos de palabras cortas (mnemotecnias) en lugar de binario.

Un lenguaje de bajo nivel se relaciona con el tipo específico 特定的 de CPU, por lo que un programa escrito para una CPU puede no ejecutarse en otra. Se utiliza cuando el programador necesita control total del hardware o código muy rápido y pequeño.

Tres capas apiladas: lenguaje de alto nivel arriba, luego ensamblador, y código máquina abajo
Los lenguajes de alto nivel están cerca del lenguaje humano y se ejecutan en cualquier ordenador; los lenguajes de bajo nivel (ensamblador y código máquina) están cerca del hardware y vinculados a un tipo específico de CPU
Explorar

Laboratorio de conceptos informáticos

Clasificar ejemplos concretos según la idea informática que demuestran.

4.2

Traductores

La CPU solo puede ejecutar código máquina. Un programa de alto nivel debe convertirse primero en código máquina. El software que hace esto es un traductor 翻译程序. Hay tres tipos: un compilador y un intérprete (para código de alto nivel), y un ensamblador (para código de bajo nivel).

Compilador

Un compilador traduce el entero programa en código máquina antes de ser ejecutado. Después de traducirse, el código máquina puede ejecutarse muchas veces sin necesidad de volver a traducirlo.

  • la traducción ocurre una sola vez, en su totalidad;
  • informa de todos los errores juntos, al final de la traducción;
  • el programa terminado se ejecuta rápido y no necesita el compilador para correr.

Intérprete

Un intérprete 解释器 traduce y ejecuta el programa una línea a la vez.

  • se detiene en el primer error que encuentra, lo cual ayuda durante las pruebas;
  • el programa se ejecuta más lento, porque se traduce cada vez que corre;
  • el intérprete debe estar presente cada vez que el programa se ejecuta.
Compilador Intérprete
Traduce el programa completo de una vez una línea a la vez
Errores todos reportados al final se detiene en el primer error
Velocidad del programa final más rápido más lento
¿Necesitado para ejecutar después? no sí

Utilice un compilador cuando desee compartir un programa finalizado y rápido. Utilice un intérprete cuando esté escribiendo y probando un programa y desee encontrar errores fácilmente.

Ensamblador

Un ensamblador 汇编器 traduce un programa de lenguaje ensamblador de bajo nivel (escrito en mnemotecnias como LDA, ADD) en código máquina. Cada mnemotecnia se convierte en una instrucción de máquina — una traducción directa uno a uno, a diferencia de un compilador o intérprete, que trabajan con código de alto nivel.

Compilador traduciendo un programa entero una vez en código máquina que se ejecuta muchas veces, frente a un intérprete que traduce y ejecuta una línea a la vez
Un compilador traduce el programa entero una vez en código máquina; un intérprete traduce y ejecuta una línea a la vez

Ejemplo resuelto. Un equipo está escribiendo un programa. Durante su desarrollo quieren encontrar y corregir errores rápidamente; cuando lo lancen, quieren que los clientes lo ejecuten rápido sin ver el código fuente. ¿Qué traductor se adapta a cada etapa? Durante el desarrollo, use un intérprete: traduce y ejecuta una línea a la vez y se detiene en el primer error, por lo que es fácil localizar un mistake. Para lanzarlo, use un compilador: traduce el programa entero una vez en código máquina, que luego se ejecuta rápidamente sin ningún traductor presente, y el cliente recibe solo el ejecutable en lugar del código fuente. Los dos no son rivales - nombre la etapa y dé la razón, ya que "un compilador es más rápido" por sí solo no otorga puntos.

Vocabulario Entrenar
Inglés Chino Pinyin
compiler/kəmˈpaɪlə/ 编译器 biān yì qì
linker/ˈlɪŋkə/ 链接器 liàn jiē qì
device driver/dɪˈvaɪs ˈdraɪvə/ 设备驱动程序 shè bèi qū dòng chéng xù
utility software/juːˈtɪlɪti ˈsɒftweə/ 实用程序 shí yòng chéng xù
interpreter/ɪnˈtɜːprɪtə/ 解释器 jiě shì qì
assembler/əˈsemblə/ 汇编器 huì biān qì
integrated development environment/ˈɪntɪɡreɪtɪd dɪˈveləpmənt enˈvaɪrənmənt/ 集成开发环境 jí chéng kāi fā huán jìng
code editor/kəʊd ˈedɪtə/ 代码编辑器 dài mǎ biān jí qì
run time environment/rʌn taɪm enˈvaɪrənmənt/ 运行时环境 yùn xíng shí huán jìng
error diagnostics/ˈerə ˌdaɪəɡˈnɒstɪks/ 错误诊断 cuò wù zhěn duàn
auto-completion/ˈɔːtəʊ kəmˈpliːʃn/ 自动补全 zì dòng bǔ quán
auto-correction/ˈɔːtəʊ kəˈrekʃn/ 自动纠错 zì dòng jiū cuò
prettyprinting/ˈpretɪprɪntɪŋ/ 美化打印 měi huà dǎ yìn
user interface/ˈjuːzə ˈɪntəfeɪs/ 用户界面 yòng hù jiè miàn
peripherals/pəˈrɪfərəlz/ 外围设备 wài wéi shè bèi
multitasking/ˈmʌltitæskɪŋ/ 多任务处理 duō rèn wù chǔ lǐ
platform/ˈplætfɔːm/ 平台 píng tái
4.2

Entorno de desarrollo integrado (IDE)

Un entorno de desarrollo integrado 集成开发环境 (IDE) es un software que le ayuda a escribir programas. Reúne muchas herramientas útiles en un solo lugar:

  • un editor de código 代码编辑器 — para escribir su programa;
  • un entorno de ejecución 运行时环境 — para ejecutar el programa y probarlo;
  • un traductor — un compilador o intérprete para convertir su código en código máquina;
  • diagnóstico de errores 错误诊断 — mensajes que ayudan a encontrar y comprender los errores;
  • autocompletado 自动补全 y autocorrección 自动纠错 — el IDE completa o corrige el código mientras escribe;
  • impresión formateada 美化打印 — presentación del código de forma ordenada con colores e indentación para que sea fácil de leer.
Código fuente en un editor: un IDE combina editor, depurador y herramientas de ejecución en un solo lugar
Código fuente en un editor: un IDE combina editor, depurador y herramientas de ejecución en un solo lugar
4.2

Consejos para el examen

  • El hardware son las partes físicas; el software son los programas. El software de sistema hace funcionar el ordenador (SO, controladores, utilidades); el software de aplicación realiza una tarea para el usuario.
  • Un compilador traduce el programa completo de una vez (el programa finalizado se ejecuta rápido y todos los errores se reportan al final); un intérprete traduce línea por línea (se detiene en el primer error, se ejecuta más lento y es necesario cada vez).
  • Los lenguajes de alto nivel están cerca del inglés y se ejecutan en cualquier ordenador; los lenguajes de bajo nivel (ensamblador, código máquina) están vinculados a un tipo específico de CPU.
  • Una interrupción es una señal que hace que la CPU se detenga, guarde su posición, atienda el evento y luego continúe desde donde lo dejó.
  • Aprenda los roles del sistema operativo: gestión de archivos, memoria, periféricos, multitarea, seguridad e interfaz de usuario.

Lecciones interactivas sobre este tema

Trátalo paso a paso, con ejercicios de verificación instantánea.

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