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CIENCIAS DE LA
COMPUTACIN
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA Ingeniera de Sistemas
Ing Minelly Martnez Pealoza
2
Qu piensan ustedes que es Ciencias de Computadoras?
Ciencias de computadoras
No es usar programas
todo el mundo debera saber usar
programas
No es reparar computadoras
esto lo hace un Tcnico en
Electrnica
No es disear computadoras
esto lo hace un Ingeniero de
Computadoras
3
Una cita interesante
Si Ciencias de Computadoras no es el estudio de las computadoras, qu es entonces?
4
Qu estudia las Ciencias de Computadoras?
Las Ciencias de Computadoras es el estudio de los algoritmos.
Un algoritmo es un procedimiento detallado para resolver un problema.
Un programa es un algoritmo implementado con un lenguaje de programacin.
Por lo tanto, los cientficos de computadoras somos solucionadores de problemas.
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Qu estudia las Ciencias de Computadoras? (cont.)
Los cientficos de computadoras:
Analizan los requisitos de un problema.
Disean el algoritmo ms adecuado.
Implementan el algoritmo escribiendo un programa.
Ejecutan el programa en una computadora.
6
Qu estudia las Ciencias de Computadoras? (cont.)
Ciencias de computadoras
Utiliza las matemticas y la lgica
para analizar la eficiencia de los algoritmos
Utiliza el mtodo cientfico y conceptos de ingeniera
para disear algoritmos y programas de forma
organizada
Utiliza destrezas de comunicacin escrita y oral
para comunicarse con sus colegas y con el pblico
Es interdisciplinaria
ya que uno tiene que aprender a resolver
problemas de diversos tipos
7
Programacin de Computadoras
Es una parte importante de la Ciencia de Computadoras, ya que el fin primordial del diseo de un algoritmo es que ste pueda ser programado y ejecutado en una computadora.
Los programadores crean los programas que hacen de la computadora una herramienta til en todas las profesiones.
8
La programacin como arte y ciencia
Para programar hay que ser creativo.
La programacin es un arte porque cada pequeo detalle de un programa tiene que ser diseado con mucho cuidado.
Dos programas pueden implementar el mismo algoritmo y ser completamente diferentes gracias a la creatividad de su autor.
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La programacin como arte y ciencia (cont.)
La programacin es una ciencia porque requiere anlisis, experimentacin y disciplina.
Para programar hay que aprender lenguajes diferentes con reglas.
Se usa la teora matemtica para determinar la eficiencia de un programa.
La Informtica abarca diferentes aspectos:
Arquitectura de computadores
Metodologa para el desarrollo de software
Programacin
Redes de computadoras
Inteligencia artificial
Electrnica
Aplicaciones de la Informtica
Negocios
Gobierno
Almacenamiento y consulta de informacin
Industria
Comunicaciones Ciencia
Entretenimiento Medicina
Transporte
Arte
INGENIERIA DE SISTEMAS UPT
INGENIERIA DE SISTEMAS
INGENIERIA DE SISTEMAS
Qu es una computadora ?
Es un dispositivo electrnico que recibe un conjunto de
datos de entrada, los procesa
mediante programas y genera
resultados o informacin.
Tiene gran capacidad para el
almacenamiento de los datos y
elevada velocidad de clculo.
16
Una computadora puede
Obtener datos.
Informar resultados.
Llevar a cabo cmputos matemticos y otros
procesos.
Almacenar y recuperar datos rpidamente.
Repetir procesos un sinnmero de veces sin
cansarse ni equivocarse.
Procesamiento de datos
Datos
Realizar operaciones aritmticas (+, -, *,
/)
Mover
Ordenar
Comparar
Buscar
Clasificar
Almacenar
Informacin
Procesamiento
Materia prima usada como entrada
Salida o resultado del procesamiento de los datos
Pasos en el procesamiento de datos
1. Entrada
2.Procesamiento
3. Salida
4. Almacenamiento
Generaciones de computadoras
Primera Generacin (1942 - 1955) Mquinas grandes y costosas, construidas con tubos al
vaco.
Programadas en lenguaje de mquina.
Memoria: Tarjetas perforadas.
Uso: aplicaciones cientficas y militares.
Segunda Generacin (1955 -1964) Construidas con circuitos de transistores.
Programadas en lenguajes de alto nivel.
Menor tamao.
Uso: Cientfico, militar, administrativo (reservaciones
de aerolneas, control de trfico areo, etc.).
Memoria: cintas magnticas, tambores magnticos
Tercera generacin (1964 - 1971) Circuitos integrados (miles de componentes
electrnicos en miniatura)
Pequeas, rpidas y desprenden menos calor.
Ms fciles de usar.
Memoria: discos magnticos.
Cuarta generacin (1971 - 1989) Construidas con microprocesadores (alta densidad y
veloces).
Pequeas y menos costosas. Surgen los PCs.
Se incrementa el nmero de aplicaciones.
Memoria: disco duro, cintas magnticas y disquetes.
Fciles de usar.
Fciles de producir comercialmente.
Quinta generacin (1989 presente) Construidas con componentes altamente integrados.
Grandes capacidades de procesamiento. Ms veloces y
confiables. Altas capacidades de memoria.
Internet y aplicaciones multimedia.
Infinidad de usos.
Clasificacin de las computadoras
Existen varios criterios para clasificar las computadoras.
Segn sus propsitos:
Computadoras de propsito especial y propsito general.
Segn su uso:
Computadoras para uso individual y para organizaciones.
Clasificacin de las computadoras segn su
propsito.
Computadoras de propsito especial
Dedicadas a un solo propsito o tarea especializada. Se disean para manejar problemas especficos.
Ejemplo: control de procesos automatizados, monitorear desastres naturales, simuladores de vuelo, exploracin marina, administracin de plantas nucleares, consolas de videojuegos, electrodomsticos, etc.
Computadoras de propsito general
Utilizadas para realizar una amplia variedad de tareas o aplicaciones. Pueden almacenar grandes cantidades de datos. Son muy verstiles.
Uso individual
Computadoras de escritorio
Estaciones de trabajo
Laptops
Tabletas
Computadoras de bolsillo
Telfonos inteligentes
Clasificacin de las computadoras segn su
uso.
Uso organizacional
Supercomputadoras
Macrocomputadoras o
mainframaes
Minicomputadoras
Microcomputadoras
Computadoras para uso individual
Computadoras de escritorio
Tipo de computadora ms comn.
Realizan infinidad de tareas.
Actualmente tienen altas capacidades de almacenamiento y procesamiento.
Estaciones de trabajo (workstations)
Utilizadas para aplicaciones que requieren de
capacidades grficas de alta calidad.
Usos: aplicaciones de ingeniera, diseo,
publicidad, creacin de software, sistemas de
diagnstico en medicina, animacin.
Tienen mayores capacidades que una
computadora de escritorio.
Computadoras para uso individual
Laptops (notebook o porttil)
Son computadoras de tamao y peso reducido.
Tienen la misma capacidad que una computadora de escritorio.
Tabletas (tablets) Es una computadora porttil que se caracteriza
por utilizar una pantalla tctil como dispositivo
principal para interactuar con el usuario.
Pueden emplearse para leer libros electrnicos,
ver pelculas y escuchar msica, jugar, almacenar
informacin, conectarse a Internet para navegar y
descargar aplicaciones, etc.
Fcil de transportar y usar en cualquier lugar.
Computadoras para uso individual
Asistentes personales digitales (PDA, handheld computers)
Fueron diseados originalmente como
organizadores personales.
Caractersticas bsicas: agenda, libreta de
direcciones, lista de tareas, bloc de notas;
aplicaciones web, juegos.
Telfonos inteligentes (smartphones)
Hbrido entre un PDA y un celular.
Permiten: navegar en la web, uso de correo electrnico, juegos y gran variedad de aplicaciones, adems de funcionar como telfono celular.
Han sustituido a los PDA.
Computadoras para uso organizacional
Supercomputadoras
Extremadamente potentes, rpidas y
costosas.
Procesan trillones de operaciones por
segundo.
Formadas por mltiples paneles.
Precios: ms de 2 millones de $, llegando
hasta 250 millones de $ aprox.
Usos: estudio de energa y armas
nucleares, bsqueda de yacimientos
petrolferos, estudio de tornados, estudio
de clima, diseo de aviones, entre otras.
Supercomputadora Sequoia, la ms rpida del mundo (Livermore, CA, USA)
Computadoras para uso organizacional
Mainframes (macrocomputadoras)
Diseadas para dar servicio a grandes
empresas y organizaciones.
Potencia de clculo inferior a las
supercomputadoras (varios millones de
operaciones por segundo).
Capacidad de soportar un gran nmero de
computadoras remotas conectados a travs
de la red.
Disponen de una gran cantidad de memoria
masiva.
Ejemplo de usos: bancos, grandes
organizaciones, bases de datos del
gobierno.
Minicomputadoras (servidores de red)
Manejan cientos de usuarios. Cada usuario accede a travs de un
terminal.
Usadas en pequeas organizaciones.
Usos: almacenan bases de datos, automatizacin industrial y aplicaciones multiusuario.
HP Servers
Computadoras para uso organizacional
Componentes de una computadora
Hardware
Componentes fsicos Equipos Son tangibles
Software
Componentes lgicos (programas)
Le indican a la computadora que debe hacer
Permiten la interaccin con el usuario
Dispositivos de entrada
Dispositivos de salida
Unidad central de proceso (CPU)
Memoria
Dispositivos de almacenamiento secundario
Hardware
Dispositivos de entrada
Ms comunes:
Teclado
Permiten introducir datos a la computadora.
Mouse o ratn
Dispositivos de entrada
Pantallas sensibles al tacto
Lpiz ptico
Tabletas grficas
Joysticks
Dispositivos de entrada
Escner
Micrfono
Cmaras digitales
Cmaras web
Lectores de cdigos
de barras
Dispositivos de salida
Monitor o pantalla
Dispositivo de salida ms comn
Tipos (segn colores)
Monocromticos
Escala de grises
Color
Tipos (segn tecnologa)
Rayos catdicos (CRT)
Pantallas de cristal lquido (LCD)
LCD
CRT
Muestran datos e informacin al usuario
Impresora
Registra sobre papel la
informacin que produce
la computadora.
Tipos
Matriciales
Inyeccin de tinta
Lser
Dispositivos de salida
Sistemas de sonido
Cornetas, audfonos, etc.
Plotter
Efecta impresiones grficas
con gran precisin y en
grandes formatos.
Diseo grfico y arquitectura.
Impresora 3D
Realiza impresiones de
diseos en 3D, creando
piezas a partir de diseos
hechos en una computadora.
Dispositivos de salida
Funciones Dirige y controla el
procesamiento de datos
Controla el flujo de datos (entrada y salida)
Controla la ejecucin de los programas
Consta de: Unidad de control
Unidad Aritmtico -
Lgica
Unidad central de proceso (CPU)
Cerebro la computadora
Unidad de Control
Funciones
Supervisar la ejecucin de
programas
Coordinar las actividades de
entrada/salida
Localizar datos
Establecer dnde se
almacenan los datos
Determinar el orden de
ejecucin de las instrucciones
Asignar localidades de
memoria
Unidad Aritmtico-Lgica
Clculos aritmticos (suma, resta,
multiplicacin y divisin)
Operaciones lgicas de comparacin (>,
No confundir:
CASE (carcasa, gabinetes, caja, torre) CPU (procesador)
Un sistema de numeracin en base b utiliza para representar los
nmeros un alfabeto compuesto por b smbolos o cifras
Ejemplos:
b = 10 (decimal) {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
b = 16 (hexadecimal) {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}
b = 2 (binario) {0,1}
El nmero se expresa mediante una secuencia de cifras:
N ... n4 n3 n2 n1 n0 n-1 n-2 n-3 ...
El valor de cada cifra depende de la cifra en s y de la posicin
que ocupa en la secuencia
Sistemas numricos
44
Representacin de datos en la memoria
Todos los datos e instrucciones se representan internamente en la memoria
de la computadora usando nmeros binarios.
Las computadoras usan nmeros binarios porque es ms fcil crear dispositivos electrnicos de dos estados de voltaje
(binarios) que de 10 estados (dispositivos decimales).
45
Representacin de datos en la memoria: los nmeros
Los humanos usamos el sistema decimal para representar los nmeros. 147 = (1 102) + (4 101) + (7 100)
= 100 + 40 + 7
La computadora usa el sistema binario. 100100112 = (1 2
7) + (1 24) + (1 21) + (1 20)
= 128 + 16 + 2 + 1 = 14710
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Representacin de datos en la memoria: los nmeros (cont.)
Para transformar de binario a decimal y viceversa conviene recordar que:
20 = 1 24 = 16
21 = 2 25 = 32
22 = 4 26 = 64
23 = 8 27 = 128
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Representacin de datos en la memoria: los nmeros (cont.)
Para determinar la representacin binaria de un nmero entero en sistema decimal se puede crear una tabla de las potencias de 2 y determinar con cul suma de potencias se obtiene el nmero deseado.
Por ejemplo,
14710 = ?2
1 0 0 1 0 0 1 1
128 64 32 16 8 4 2 1
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Representacin de datos en la memoria: los nmeros (cont.)
Un algoritmo que podemos utilizar para determinar la representacin binaria de un nmero entero en sistema decimal es dividir el nmero entre 2 y seguir dividiendo el cociente obtenido hasta que sea 0. Luego, se recogen los residuos en orden inverso.
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Representacin de datos en la memoria: los nmeros (cont.)
Por ejemplo, 14710 = ?2
147 / 2 = 73 R 1
73 / 2 = 36 R 1
36 / 2 = 18 R 0
18 / 2 = 9 R 0
9 / 2 = 4 R 1
4 / 2 = 2 R 0
2 / 2 = 1 R 0
1 / 2 = 0 R 1
Por lo tanto, 14710 = 100100112
Conversin decimal - base b
Mtodo de divisiones sucesivas entre la base b
Para nmeros fraccionarios se realizan multiplicaciones
sucesivas por la base b.
Consideracin de restos mayores que 9 y Error de
truncamiento
Ejemplos:
2610 = 110102
0,187510 = 0,00112
26,187510 = 11010,00112
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Representacin de datos en la memoria: los nmeros (cont.)
El nmero ms grande que se puede representar en 1 byte es 255 (= 28 1).
Para representar nmeros mayores hacen falta usar varios bytes.
Los cientficos de computadoras utilizan el sistema hexadecimal para abreviar representaciones binarias.