Introducción a los ordenadores

Conceptos básicos y arquitectura

Informática

Informática = INFORmación + autoMÁTICA

Estudia aspectos relacionados con la información– adquisición

– representación

– tratamiento

– transmisión• mediante ordenadores

Informática

Definición RAE: “el conjunto de conocimientos científicos y técnicos que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores”

Información: “conjunto de símbolos que represente hechos, objetos o ideas”– números, palabras, matrículas de coche, resultados

de juegos olímpicos, características climatológicas de una región, etc

Computador, computadora, ordenador

Computador: máquina capaz de aceptar datos de entrada, efectuar con ellos operaciones lógicas y aritméticas, y proporcionar la información resultante a través de un medio de salida. Todo ello sin intervención de un operador humano y bajo el control de un programa de instrucciones previamente almacenado en el ordenador.

COMPUTADORADatos de entrada

Datos de salida

Programa

Datos

Datos: conjuntos de símbolos utilizados para expresar o representar un valor numérico, hecho, idea...– Texto

– Número (0-9)

– Imagen

– Audio

– Vídeo

¿cómo se manejan todos estos tipos de datos?

¿se necesitan otras computadoras para procesar los distintos tipos de datos?

Multimedia ... para definir información que contiene números, texto, imágenes, audio y video

Datos dentro de la computadora

La solución más eficaz es usar una representación uniforme de los datos: PATRÓN DE BITS

BIT:

• Unidad más pequeña de datos que puede almacenarse

• Puede ser 0 ó 1

• Representa el estado de un dispositivo

Datos dentro de la computadora

Para representar diferentes tipos de datos se utiliza un patrón de bits

1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1

¿cómo sabe la memoria de la computadora qué tipos de datos representa un patrón de bits?

Texto Codificación 101 ... 111 Decodificación Texto110 ... 001

Video Codificación 1001 ...101 Decodificación

110 ... 001 Video

Datos dentro de la computadora

Codificación: transformación que representa los elementos de un conjunto mediante los de otro, de forma que a cada elemento del primer conjunto le corresponda un elemento distinto del segundo.

– La matrícula de los coches

– El número de carnet de indentidad

– Codificación de números y letras en patrones de bits (se verá en el capítulo 2)

– Etc.

Los códigos comprimen y estructuran la información

Datos dentro de la computadora

BYTE: Es un patrón de bits con una longitud de 8 bits

¿Combinaciones distintas con 8 bits?

•1 KB = 210 bytes = 1024 bytes

•1 MB = 220 bytes

•1 GB = 230 bytes

•1 TB = 240 bytes

Hardware de Computadoras

Hardware

Dispositivos de Entrada/Salida

MemoriaCPU

Hardware de Computadoras: Dispositivos de Entrada/Salida

Permite a una computadora comunicarse con el mundo exterior y almacenar programas y datos

Existen dos categorías:

• Dispositivos que no son de almacenamiento:

• Unidades de entrada: teclado, ratón, lectora de tarjetas de crédito, de códigos de barras, etc.

• Unidades de salida: monitos, impresora, etc.

• Dispositivos de almacenamiento: discos y cintas magnéticas, discos ópticos => también llamados dispositivos de memoria masiva o secundaria

Hardware de Computadoras: Memoria Principal

01111001

10010100

10000000

Valores

000000000000

000000000001

000000000010

11111111101

11111111110

11111111101

Direcciones

Memoria

Memoria: es la unidad de almacenamiento del computador. Se almacenan tanto datos como instrucciones.

Hardware de Computadoras: Tipos de Memoria

Memoria principal o interna: de alta velocidad, pero pequeña capacidad de almacenamiento.

– RAM: Memoria de acceso aleatorio (random access memory). Memoria de lectura y escritura, volátil

– ROM: Memoria de sólo lectura(read-only memory), permanente.

Memoria masiva o externa: de baja velocidad, pero de gran capacidad de almacenamiento (disco duro, cintas, CD, etc.) => esta memoria forma parte de los dispositivos de entrada/salida del computador.

Hardware de Computadoras: CPU

ALU: unidad aritmético-lógica Unidad de control: detecta señales de estado y genera

señales de control monitorizando la ejecución de las instrucciones

ALU

Unidad de Control

Registros

R1

R2

R3I

PC

Hardware de Computadoras: Interconexión de Subsistemas

CPU Memoria

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

Bus de Datos: Transporta palabras

Bus de Direcciones: Permite el acceso a una palabra en particular en la memoria

Bus de Control: Lleva la comunicación entre la CPU y la Memoria

Hardware de Computadoras: Conexión de Dispositivos E/S

CPU MemoriaBus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

Teclado Monitor Impresora

Otras definiciones

Periféricos– conjunto de unidades de E/S y memoria masiva

(dispositivos de almacenamiento como discos duros)

Reloj interno (MHz): – para sincronizar todas las operaciones elementales del

ordenador. => parámetro que determina la velocidad de funcionamiento del ordenador.

Ancho de banda– cantidad de información transferida por segundo entre una

unidad y otra

– MB/s

Otras definiciones

Longitud de palabra– número de bits transmitidos simultáneamente

Microcomputador– ordenador cuyo procesador central (CPU) es un

microprocesador

– Microprocesador• uno o varios circuitos integrados que realizan las

funciones de un procesador central

Definiciones (software)

Instrucción

– conjunto de símbolos que representa una orden de operación o tratamiento para el ordenador

– tipos• de transferencias de datos

• de tratamiento

• de flujo de control o de bifurcación y saltos

• otras

Definiciones (software)

Programa– conjunto ordenado de sentencias (instrucciones)

que se dan al computador indicándole las operaciones o tareas que se desea realice

– sentencias• imperativas

• Declarativas

Lenguaje de programación– símbolos y reglas para construir un programa

Definiciones (software)

Lenguajes

– Lenguaje máquina formado por bits (ceros y unos) es lo que entiende el ordenador

• código operación + campo de dirección

– Lenguajes de alto nivel (Matlab, Fortran, C,…)

Traductor: alto nivel máquina– compiladores

– intérpretes

Definiciones (software)

Sistema operativo– conjunto de programas que controlan y gestionan

los recursos del computador

– Lenguaje de control• órdenes o comandos

Ejecución de Programas

Ciclo de Máquina

Alto

Más instrucciones

Buscar y traer

Decodificar

Ejecutar

Inicio

SI

NO

Ejemplo

Cargar el programa en la memoria (SO)

Aplicaciones

Utilidad de los computadores:

– Gran volumen de datos

– Datos comunes que se usan en muchas aplicaciones

– Repetitividad

– Precisión

– Cálculos complejos

– Gran velocidad

Aplicaciones

Procesamiento de datos administrativos– Compañías aéreas, gestión bancaria, gestión de una

biblioteca,... Ciencias físicas e ingeniería

– Diseño de productos, sistemas de control de vehículos, ... Ciencias de la vida y médicas Ciencias sociales y del comportamiento

– Videojuegos, teletexto,.... Arte y humanidades

– Películas de animación Etc.

Metodología

Ingeniería del software:

– Planteamiento y definición del problema

– Análisis: pseudocódigo o diagramas de flujo

– Programación

– Prueba y depuración de la aplicación

– Explotación