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