1.1- Definiciones
Informática, ordenador y sus componentes
1.2- Hardware. Estructura de un ordenador
1.2.1 Unidades de Entrada/Salida
1.2.2 Memoria
1.2.3 Unidad Central de Proceso (UCP/CPU)
1.2.4 Representación de los datos (Bit)
1.3- Software
1.3.1 Sistema Operativo
1.3.2 Aplicaciones Generales
1. INTRODUCCIÓN
1.1 Informática: Definición
INFORmación
autoMÁTICA
INFORMÁTICA
Informática = ciencia encargada del tratamiento automático de la información
1.1 Otras definiciones
Conjunto de conocimiento científicos y técnicos que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores (RAE)
Ciencia responsable del tratamiento automático y racional de la información considerada como soporte del conocimiento de la sociedad y las comunicaciones en los campos social, económico y técnico.
Área de conocimiento que reúne todos los aspectos necesarios para el diseño y uso de los ordenadores.
1.1 Ordenador
Ordenador
Entrada
(Gp:) Salida
“El ordenador es una máquina electrónica digital que realiza operaciones aritmético-lógicas con los datos de entrada hasta que obtiene el resultado”
Datos de entrada
Y
ordenes
Datos de salida
O
resultados
1.1 Ordenador
Datos: información que utilizan (datos de entrada) o generan (datos de salida o resultados) las ordenes
Ordenes: especifican lo que debe hacer el ordenador
El ordenador maneja dos tipos de información
1.1 Componentes del ordenador:Hardware y Software
Los componentes físicos (circuitos integrados, cables, teclado, …) de la maquina constituyen lo que se denomina el soporte físico o hardware.
Software: conjunto de aplicaciones o programas que se pueden ejecutar en el ordenador (sistema operativo, procesador de textos, hojas de cálculo,…)
Programas
1.2 Hardware. Estructura de un ordenador
Unidad de entrada
Unidad Central de Proceso (CPU)
Unidades de Salida
Buses
1.2 Estructura del Ordenador
UNIDAD DE CONTROL
(CU)
UNIDAD ARITMETICO-LOGICA
(UAL/ALU)
UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (UCP/ CPU)
MEMORIA
UNIDAD DE SALIDA
UNIDAD DE ENTRADA
resultados
datos
ordenes
resultados
ordenes
datos
UNIDAD PRINCIPAL
información
control
Dirige y controla el funcionamiento del ordenador
Coge las ordenes, las interpreta y se encarga de que se ejecuten
Características:
Bit (8, 16, 32, 64, …)
Velocidad (2Ghz)
Pentium, Athlon, Duron, PowerPC,…
1.2.1 UCP (CPU)Unidad de Control (UC)
1.2.3.1 UCP (Hz)
HERTZIO La Unidad de Control contiene un reloj interno (generador de impulsos) que sincroniza todas las operaciones elementales del ordenador. El periodo de esta señal se denomina tiempo de Ciclo, y su frecuencia puede darse en millones de ciclos por segundo denominados Mega Hertzios MHz
80386->25Mhz. (Megahertzios)
88486->55,66 Mhz
Pentium,AMD->100,133…..2GHz
1.2.1 UCP (CPU)Unidad Aritmético-Lógica (UAL/ALU)
Realiza operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, división) y lógicas (comparación,…)
(Gp:) 1er Operando
(Gp:) 2º Operando
(Gp:) Resultado
(Gp:) Estado
(Gp:) UAL
(Gp:) Ordenes
(de la UC)
(Gp:) (De la Memoria)
(Gp:) (A la memoria)
1.2.2 Unidades de Entrada/Salida (E/S)
Puente entre el ordenador y el exterior
Salida
pantalla, impresora, ……
Entrada
teclado, ratón, ……
1.2.3 Memoria
Almacén del ordenador
Datos
Resultados parciales
Instrucciones que constituyen los programas
Clasificación
Memoria principal o memoria interna
Memoria auxiliar o memoria para almacenamiento masivo
1.2.2 Memoria principal
Gran Velocidad
Poca Capacidad
RAM
Almacena los datos e instrucciones que va a utilizar el procesador
Volátil
ROM
Contiene los programas y rutinas de E/S que necesita el ordenador para arrancar
No volátil No se puede modificar
Cache
Contiene los datosinstrucciones más recientes
1.2.3 Memoria auxiliar
Velocidad de acceso baja
Gran Capacidad
Almacena programas y datos (Ej. Sistema operativo, aplicaciones)
Almacena la información cuando se apaga el ordenador
Memorias magnéticas
Disco duro (1-100 GB)
Diskettes (1,44 MB)
ZIP, JAZ, cintas, …
Memorias ópticas
CD-ROM (650 MB)
CD-R, CD-RW (650 MB)
DVD, …
1.2.3 Memoria
CPU
Cache
RAM
Disco Duro
Cinta
–
+
–
+
Capacidad
Precio – Velocidad
1.2.3.1 Representación de la Información
0
1
0 y 1
Representación de los números
Representación de los caracteres
Código ASCII
0 0011 0000
1 0011 0001
A 0100 0001
B 0100 0010
……………………
1348 = 1*103 + 3*102 + 4*101 + 8*100
1010 = 1*23 + 0*22 + 1*21 + 0*20
BIT
1.2.3.1 Unidad de Información (Memoria)
Los ordenadores funcionan según una modalidad llamada binaria, esto significa que los componentes del ordenador pueden indicar únicamente dos estados o condiciones posibles, es decir, las tensiones específicas estarán presentes o ausentes.
utiliza solamente dos símbolos para representar toda su información; cero (0) y uno (1), denominándose comúnmente a estas notaciones binarias bits.
establecer una correspondencia entre el conjunto de los caracteres utilizados por el usuario (A,B,C,…a,b,c,.. 1,2,3,…/,*,(,…) y los utilizados por la máquina (0,1), es decir, se necesita hacer una codificación o representación de los elementos de un conjunto (usuario) con los elementos de otro conjunto (máquina)
1.2.3.1 Unidad de Información (Memoria)
Esa codificación se realizará mediante los denominados códigos de transformación:
ASCII:American Standard Code for Information Interchange. Estándar Americano para Intercambio de Información. La tabla básica de caracteres ASCII esta compuesta por 128 caracteres incluyendo símbolos y caracteres de control. En ASCII cada carácter está representado por 7 bits(unos ó ceros). Existe una versión extendida de 256 caracteres.
EBCDIC (Fully, "Extended Binary Coded Decimal Interchange Code") is an 8-bit character encoding used on IBM mainframes and AS/400s.
Unicode: es una norma de codificación de caracteres. Su objetivo es asignar a cada posible carácter de cada posible lenguaje un número y nombre único, a diferencia de la mayor parte de los juegos ISO como el ISO-8859-1, que sólo definen los necesarios para un idioma o zona geográfica.
1.2.3.1 Unidad de Información (Memoria)
las operaciones aritméticas con datos numéricos se suelen realizar en una representación más adecuada para este objetivo: basada en el sistema de numeración en base dos, sistema que puede considerarse como una codificación en binario, pero que al ser una representación numérica posicional es muy apta para la realización de operaciones aritméticas.
con 2 bits con 3 bits con 4 bits
00 000 100 0000 0100 1000 1100
01 001 101 0001 0101 1001 1101
10 22 010 110 23 0010 0110 1010 1110 24
11 011 111 0011 0111 1011 1111
1.2.3.1 Sistemas de Numeración y Binario
El hombre trabaja normalmente en sistema decimal y el ordenador en binario.
El sistema de numeración decimal (base 10), utiliza diez símbolos (0, 1, 2, 3, …, 9).
El sistema de numeración binaria (base 2) utiliza solamente dos símbolos (0 y 1).
La posición de uno de estos símbolos en un número indica la potencia que se asigna a este símbolo " Sistema posicional ".
sistema de numeración decimal (base 10):
837=8 * (102) + 3 * (101) + 7 * (100)
sistema de numeración binario (base 2):
1101000101=1*(29)+1*(28)+0*(27)+1*(26)+0*(25)+0*(24)+0*(23)+1*(22)+0*(21)+1*(20)=837
1.2.3.1 Conversión Decimal a Binario
Regla: Se divide el número decimal por 2 y se obtiene el número binario de los restos.
248 | 2
04 124 | 2
08 04 62 | 2
0 0 02 31 | 2
0 11 15 | 2
1 1 7 | 2
1 3 | 2
1 1
11111000 (binario)
1*(27)+1*(26)+……+0*(20)->248
1.2.3.1 Sistema de numeración Hexadecimal
Ordenadores utilizan el sistema de numeración binario para los procesos internos, al requerir dicha información el usuario, la comunicación se establece mediante un sistema de numeración intermedio como es el hexadecimal, de modo, que dicha comunicación no resulte una interminable colección de 0 y 1.
Hexadecimal significa 16, los símbolos utilizados serán del 0 al 9 y las letras de la A a la F, por lo que para representar cualquier información almacenada en un octeto, mediante el sistema de numeración binario, es decir, mediante ocho unos o ceros, se podrá realizar con dos símbolos hexadecimales
1.2.3.1 Sistema de numeración Hexadecimal
DECIMAL HEXADECIMAL BINARIO
0 0 0000
1 1 0001
2 2 0010
3 3 0011
4 4 0100
5 5 0101
6 6 0110
7 7 0111
8 8 1000
9 9 1001
10 A 1010
11 B 1011
12 C 1100
13 D 1101
14 E 1110
15 F 1111
1.2.3.1 Sistema de numeración Hexadecimal
El proceso de conversión será similar a los tratados con anterioridad:
248 | 16
088 15
8
248(decimal)=15 8 = F8 = F8(hexadecimal)
F8(hex)=F*(161)+8*(160)=15*16+ 8*1(decimal)
1.2.3.1 Sistema de Binario (Operaciones Matemáticas)
SUMA RESTA
0+0=0 0-0=0
0+1=1 0-1=1 y debo 1
1+0=1 1-0=1
1+1=0 y llevo 1 1-1=0
MULTIPLICACION DIVISION
0.0=0 0:0=-
0.1=0 0:1=0
1.0=0 1:0=oo
1.1=1 1:1=1
1.2.3.1 Sistema de Binario (Operaciones Lógicas)
Otro tipo de operaciones son las booleanas u operaciones lógicas : AND, OR y NOT. Estas operaciones se rigen según las siguientes tablas:
SUMA BOOLEANA (OR) PRODUCTO BOOLEANO (AND)
0 OR 0=0 0 AND 0=0
0 OR 1=1 0 AND 1=0
1 OR 0=1 1 AND 0=0
1 OR 1=1 1 AND 1=1
INVERSION BOOLEANA (NOT)
NOT 0 = 1
NOT 1 = 0
1.2.3.1 Representación Interna de la Información
Los ordenadores procesan dos tipos de información: las INSTRUCCIONES que forman parte del programa y los DATOS que manejarán dichas instrucciones.
En la Unidad Central de Proceso la información se transmite y procesa en unidades denominadas palabras. La longitud de la palabra depende de la estructura interna de cada modelo de ordenador, pudiendo ser las mas normales de 8, 16, 32, 64 bits.
1.2.3.1 Representación Interna de la Información
Para leer o escribir un dato o ejecutar una instrucción del programa almacenado en la memoria principal se da la dirección de la palabra donde se quiere leer o escribir, por tanto para obtener un buen aprovechamiento de la memoria, la longitud de la palabra, debe ser un múltiplo del número de bits utilizados para representar un carácter.
Así en los ordenadores de 8,16,32,64 bits se utilizan códigos de E/S de 8 bits (EBCDIC o ASCII) y tanto las longitudes de las instrucciones como la longitud de los datos serán múltiplos de 8.
1.2.3.1 Tipos de Datos (Representación Interna)
La representación interna de datos depende del tipo de dato y del lenguaje de programación. Los tipos de datos más significativos pueden ser:
TEXTO o CARÁCTER
LOGICO
COMPLEJO SIMPLE O DOBLE
ENTERO
REAL SIMPLE O DOBLE PRECISION
1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Tipo Texto o Carácter
Los datos tipo Carácter o texto se suelen denominar Alfabéticos si están compuestos solamente por letras y Alfanuméricos si están compuestos por letras, números y/o caracteres especiales.
Estos tipos de datos se almacenan siempre en el código de E/S utilizado por el ordenador. En el caso del ASCII o EBCDIC, un carácter por byte, sin realizarse internamente ninguna transformación.Ejm: MICRO
0100 1101 0100 1001 0100 0011 0101 0010 0100 1111
1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Lógico
Representan un valor del álgebra de Boole binaria:
0 falso
1 verdadero
La representación interna de este tipo de dato es muy variada siendo quizá la mas común la de completar todo el espacio de la palabra a ceros o a unos dependiendo del caso, o el de identificar el dato solamente con el bit extremo derecho 0 ó 1.
1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero
La representación en binario puro consiste en el almacenamiento de los números, descritos mediante el sistema de numeración decimal, en el sistema de numeración binario.
Ejemplo:
En una palabra de (16 bits) almacenar el número entero 15.
15 | 2
1 7 | 2
1 3 | 2
1 1
¦ 0000 ¦ 0000 ¦ 0000 ¦ 1111 ¦
1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero (Binario con Signo)
El signo se representa en el bit extremo izquierdo de la palabra mediante:
0 … +
1 … –
+15 ¦ 0000 ¦ 0000 ¦ 0000 ¦ 1111 ¦
-15 ¦ 1000 ¦ 0000 ¦ 0000 ¦ 1111 ¦
De esta forma, el mayor número almacenable en 2 bytes sería representado por 15 unos con lo que se podría almacenar un número:
215 =32768 números (0 a 32767) donde el bit 16 es el signo(-32767..-0,0..+32767)
1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero (Complemento a 2)
Para representar un número negativo se puede utilizar el complemento de ese número a la base.
El complemento a la base de un número, es el número que resulta de restar a cada una de las cifras del número N a la base menos uno del sistema que se esté utilizando y posteriormente sumar uno a la diferencia obtenida.
Ejemplo: Complemento en base 10 del número 53
(base-1=9)1ºPaso:99-53=46
2ºPaso:46+ 1=47
1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero (Signo)
Ejemplo: Restar 65-23 mediante complemento a 10
Esta debiera ser 65-23=42.
1ºpaso:99-23=76 +1 =77 (complemento base 10 de 23, sustraendo)
2ºpaso:65+77=142(descartamos lo cifra arrastrada)
Ejemplo: realizar la misma operación 65-23 mediante complemento en base 2 donde 6510) = 0100 00012) y 2310) = 0001 01112).
1º Paso: 1111 1111 – 0001 0111 = 1110 1000 + 1 = 1110 1001
2º Paso: 0100 0001 + 1110 1001 = 1 0010 1010 = 4210)
1.2.3.3 Representación de la información
Representar –8 en complemento a 2
Representación binaria de 8: 1000
Representar en Complemento a 1 del número positivo:1111-1000 = 0111
0111
+ 0001
————
1000