Software

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

• 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.

El software se divide en dos tipos.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

• 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.