Introducci贸n a los ordenadores Conceptos b谩sicos 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 Programa
Datos de entrada
COMPUTADORA
Datos de salida
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.
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 100101011101111 ¿cómo sabe la memoria de la computadora qué tipos de datos representa un patrón de bits? Texto
Codificación
101 ... 111
Video
Codificación
1001 ...101
110 ... 001
110 ... 001
Decodifi cación
Decodifi cación
Texto
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
CPU
Memoria
Dispositivos de Entrada/Salida
Hardware
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 Valores
Direcciones 000000000000 000000000001 000000000010
01111001 10010100 10000000
11111111101 11111111110 11111111101 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
R1 R2 ALU
R3 I
Unidad de Control
PC Registros
ALU: unidad aritmético-lógica Unidad de control: detecta señales de estado y genera
señales de control monitorizando la ejecución de las instrucciones
Hardware de Computadoras: Interconexi贸n 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 comunicaci贸n entre la CPU y la Memoria
Hardware de Computadoras: Conexi贸n de Dispositivos E/S Memoria
CPU Bus 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
Ejecuciรณn de Programas Ciclo de Mรกquina Inicio Mรกs instrucciones SI
Buscar y traer Decodificar Ejecutar Alto
NO
Ejemplo ď‚Ź 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