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Introducción a la Programación Profesores: Pedro Campos Manuel Crisosto Tatiana Gutiérrez Claudio Gutiérrez.

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1 Introducción a la Programación Profesores: Pedro Campos Manuel Crisosto Tatiana Gutiérrez Claudio Gutiérrez

2 Conceptos Básicos ¿Qué es computación? – La Ciencia de la Computación es el estudio de los fenómenos que rodean a los computadores (Boden, 1994) ¿Qué es informática? – La Informática es el tratamiento automático de la información, utilizando computadores

3 Conceptos Básicos ¿Qué es un computador? – Es un dispositivo electrónico capaz de procesar información a partir de un grupo de instrucciones denominado programa. – Puede realizar tareas muy diversas usando distintos programas

4 Conceptos Básicos ¿Qué es un computador? – Es una herramienta capaz de almacenar y procesar datos que luego son convertidos en información a disposición de los seres humanos para tomar decisiones

5 Conceptos Básicos ¿Porqué estudiar informática? – Los computadores nos permiten salir más rápidamente de los supermercados, realizar operaciones bancarias las 24 horas del días, conocer el clima a través de los satélites y distraernos con entretenidos videojuegos

6 Conceptos Básicos ¿Porqué estudiar informática? – Internet es una prueba palpable del impacto de las computadoras y la informática en nuestra sociedad

7 Conceptos Básicos ¿Porqué estudiar informática? – Rápido avance de la tecnología permite hacer cosas inimaginables hasta hace pocos años – Si la industria automotriz hubiese tenido un progreso semejante, hoy un auto nuevo viajaría a miles de km/h y costaría menos que un litro de gasolina

8 Conceptos Básicos Algunos mitos sobre computadores – El computador lo hizo: El computador no puede tomar decisiones. Sólo hace lo que se le ordena. – Los computadores pueden hacer cualquier cosa: Los programadores son los que pueden hacer muchas cosas con los computadores, pero tienen limitaciones tecnológicas

9 Ser Inteligente (con criterio, sentido común, experiencia) Máquina sin Inteligencia Pero con un gran poder de procesamiento Debe entregarle las órdenes precisas en un lenguaje específico

10 ¿ Por qué usamos el computador? Problemas del mundo real Herramienta solución

11 ¿ Cual es el papel del computador ? Dato Información EntradaSalida Proceso computacional

12 El gran Desafío es cómo entender un problema, encontrarle una solución y cómo traspasar esa solución al computador para que la ejecute

13 Desarrollo Histórico

14 Los primeros orígenes La necesidad de calcular impulsó el desarrollo del ábaco como primera calculadora. Muhammad ibn Musa Alkhowarizmi (S. XII) desarrolló el concepto de un proceso escrito a seguir para alcanzar un objetivo.

15 Siglo XVII 1642, Blaise Pascal creo una máquina de sumar que acarreaba de una posición a la siguiente. Fue conocida como PASCALINA

16 Siglo XIX (I) 1822, Charles Babbage diseñó una máquina diferencial para mejorar los cálculos de las tablas de navegación.

17 Siglo XIX (II) 1842, Ada Augusta King, Lady Lovelace (hija de Lord Byron) colabora con Babbage considerandose la primera programadora.

18 Siglo XIX (3) Problemas en el recuento del censo de Población USA en 1890, provocó que Herman Hollerith desarrollase una máquina tabuladora, creando una empresa que en 1924 pasó a llamarse IBM.

19 1937 Alan Turing desarrolló la idea de máquina universal capaz de ejecutar cualquier algoritmo. Lo cual formó la base de la computabilidad.

20 Durante la segunda guerra mundial, la necesidad de descifrar los mensajes encriptados de los alemanes, se desarrolló con la ayuda de Turing, con una máquina denominada Colossus.

21 1943 Comenzó este año en la Moore School of Electrical Engineering en Pennsylvania el trabajo en el ENIAC (Electronic an Numeric Integrator and Computer)

22 1944 El primer calculador electromecánico automático de propósito general a gran escala fue el Mark I, ideado por Howard Aiken y desarrollado por IBM.

23 1945 John von Neumann escribe su borrador sobre la arquitectura de los ordenadores el cual sirve de base al concepto actual de ordenador. Incorporar esquema final

24 La CPU de von Neumann Arithmetic Logic Circuits AC Control Circuits PC IR AR DR Main Memory C0 C1 C2 C12 Flags... Devices ALU: Arithmetic Logic Unit Control Unit Registros del Procesador Bus de control Bus de direcciones Bus de datos

25 Ciclo de Instrucción de la CPU básica de von Neumann

26 Ejemplos 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h Imprimir los números pares Evaluar la función: (3*x + 5) / x si x > 0 f(x) 5*x 2 si x <= 0 00h rda 80 01h lda 80 02h jmz 08 03h jml 08 04h mul #3 05h add #5 06h div 80 07h jmp 0Ah 08h mul #5 09h mul 80 0Ah wrt

27 1947 William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain inventan la resistencia de transferencia que más tarde se conocerá como transistor.

28 1956 John McCarthy and Marvin Minsky fundan en una reunión en el Darmouth College el concepto de Inteligencia Artificial.

29 Edward Roberts, William Yates y Jim Bybee desarrollan lo que podría considerarse el primer ordenador personal, el Altair Tenía 256 bytes de memoria y no tenía pantalla, ni teclado ni dispositivo auxiliar de memoria. Bill Gates y Paul Allen escribieron el primer programa para el Altair 8800, un compilador de Basic y fundan Microsoft. Se desarrolla el CRAY I el primer superordenador. Steve Jobs y Steve Wozniak desarrollan el Apple II IBM crea el PC actual

30 Historia de la Computación Primera Generación – Tubos de vacío – Programadas en Lenguaje de máquina – Grandes y muy costosas Segunda Generación – Circuitos de Transistores – Programadas en lenguajes de alto nivel

31 Historia de la Computación Tercera Generación – Circuitos Integrados – Control a través de Sistemas Operativos Cuarta Generación – Microprocesadores – Primeros Microcomputadores – Aparición de ARPANET

32 Historia de la Computación Quinta Generación – Microelectrónica. – Competencia internacional por el dominio de la informática. – Internet se masifica. – Aparición de Computadores portátiles. – Manejo de Lenguaje Natural e Inteligencia Artificial.

33 Ciencia y ficción: El ordenador invisible A largo plazo, el ordenador personal y la terminal de trabajo desaparecerán porque el acceso a la informática estará en todas partes: en las paredes, en nuestras muñecas y en ordenadores para borrador (como el papel para borrador) distribuidos para ser utilizados cuando sea necesario. Mark Weiser Xerox PARC

34 Ciencia y ficción: Efecto multiplicador de la tecnología Si la industria automotriz hubiera experimentado un desarrollo parecido a la informática, se podría disponer de un Rolls-Royce por menos de pesos. Además el vehículo dispondría de la potencia de un trasatlántico para ser capaz de recorrer un millón de kilómetros (25 veces la vuelta al mundo) con sólo un litro de gasolina. Tom Forester

35 El futuro La red La IA La influencia en la educación La influencia en la medicina El comercio electrónico La informática portátil e inalámbrica

36 Componentes y Arquitectura de un computador

37 Hardware y software En computación tenemos dos elementos básicos: – Hardware En términos simples, corresponde a todas aquellas partes físicas o materiales, que podemos ver y tocar. Por ejemplo, el monitor, el teclado, mouse, disco duro, tarjeta de video, CPU, etc. – Software Podríamos entender por software el conjunto de instrucciones que los computadores emplean para manipular y procesar datos Sin el sw el computador sería un conjunto de dispositivos físicos sin utilidad.

38 Componentes Físicos Electro-Mecánicos Dispositivos de Entrada Dispositivos de Salida Unidad Central de Proceso Memoria Principal Memoria Secundaria Hardware Componentes lógicos que se ejecutan en el hardware: Sistema Operativo Paquetes Básicos: Procesador de Texto Planilla Electrónica Presentación Programas de Aplicación Software Hardware y software

39 Hardware Los computadores están formados por una serie de componentes, los cuales determinan en conjunto las capacidades del computador – CPU y tarjeta madre – Memoria RAM y ROM – Disco duro y disquetera – Monitor y tarjeta de video – Otros dispositivos

40 Hardware CPU (Central Process Unit) – Unidad de procesamiento central – Cerebro Memoria ROM – Instintos Memoria RAM – Información que se maneja en el momento Memoria secundaria – Discos magnéticos y ópticos, cintas – Información que se busca en elementos adicionales CPU Memoria RAM Memoria Secundaria Disp. Entrada (mirar, escuchar) Disp. Salida hablar)

41 Hardware Dispositivos de entrada – Ingreso de información – Sentidos (ojos, oídos) Dispositivos de salida – Entrega de información – Gestos, voz CPU Memoria RAM Memoria Secundaria Disp. Entrada (mirar, escuchar) Disp. Salida hablar)

42 Hardware: Tarjeta madre Tarjeta madre (mother board) – Es la placa de circuitos integrados en la cual se inserta el procesador, la memoria y otros componentes a través de los buses y las ranuras de expansión Es la base para comenzar a armar un computador – Las ranuras de expansión permiten conectar, por ejemplo, tarjetas de sonido (que permiten al PC reproducir sonido), modem (para navegar por internet), tarjeta de video (para mostrar imágenes en la pantalla)

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44 Almacenamiento (Memoria) Unidades de memoria – 1 bit(puede tomar valores: 1 ó 0 - binarios) – 1 byte: 8 bits – 1 kilobyte (Kb): 2 10 bytes – 1 megabyte (Mb): 2 10 kilobytes: 2 20 bytes – 1 gigabyte (Gb): 2 10 megabytes: 2 30 bytes – 1 terabyte: 2 10 gigabytes: 2 40 bytes

45 Almacenamiento (Memoria) Tipos de memoria – Memoria RAM (random access memory) Permite al computador almacenar información que la CPU está accesando frecuentemente y necesita para operar Por ejemplo, información de un programa, instrucciones, datos, etc. – Memoria ROM (read only memory) Contiene la información preinstalada, la cual es imposible modificar o borrar por completo Es la información que indica los procesos básicos que debe ejecutar el computador (antes de ejecutar cualquier programa)

46 Las partes de un computador Caché – es una unidad pequeña de memoria ultrarrápida en la que se almacena información a la que se ha accedido recientemente o a la que se accede con frecuencia, lo que evita que el microprocesador tenga que recuperar esta información de circuitos de memoria más lentos.

47 Almacenamiento (Memoria) La memoria secundaria son todas las unidades de disco que un computador puede tener – Disco duro: 400 Mb, 20 Gb, 100 Gb – Unidad de disco flexible (disquete) Disquete tamaño 5¼, capacidad 360 Kb, 1.2 Mb Disquete tamaño 3½, capacidad 720 Kb, 1.44 Mb – CD-ROM (compact disc, read only memory) Tamaño 700 Mb, usualmente se utilizan con información sólo para lectura – DVD (digital video disc o digital versatile disk) 4.7 Gb a 17 Gb – Cintas Originalmente gran tamaño y lentas. Hoy existe el DAT (digital audio tape), usado para tener respaldos de información de discos duros

48 CPU (Unidad Central de Procesamiento) Es un chip que viene en una tarjeta de circuitos (tarjeta madre) – Grandes computadores (mainframe) usan CPU más poderosas e incluso varias dentro del mismo computador – PC utilizan una sola CPU Su capacidad se indica por el modelo (en PC: 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium) – Intel – Pentium IV (3 GHz) – AMD – Athlon (2,1 GHz) CPU tiene un reloj interno cuya velocidad se mide en hertz, lo que determina la velocidad de procesamiento

49 CPU (Unidad Central de Procesamiento) Unidad de Control (CU) – Se encarga de traer las instrucciones de memoria principal y determinar su tipo Unidad de Aritmética y Lógica (ALU) – Se encarga de llevar a cabo evaluaciones aritméticas (adición, substracción, multiplicación, división) y lógicas (and, or, not, etc.) necesarias para realizar las distintas instrucciones Registros – Constituyen una pequeña memoria de alta velocidad, utilizada para almacenamiento de resultados intermedios y de cierta información de control – Contador de programa: almacena información (la dirección) de la siguiente instrucción a ejecutar – Registro de instrucción: contiene la instrucción que se está ejecutando – Registro de propósito general: registros accesibles por programadores de bajo nivel

50 CPU (Unidad Central de Procesamiento) Diferentes computadores entienden diferentes conjuntos de instrucciones – Assembler Dentro de la misma familia de computadores entienden las mismas instrucciones – Pentium III vs Pentium IV (nuevas instrucciones) Aplicación hecha para un tipo de procesador no funcionará en otro tipo de computador – Macintosh vs PC

51 Dispositivos de entrada Teclado – Expandido 101 teclas, etc. Mouse – 2 – 3 botones Scanner Modem Joystick Lector óptico

52 Dispositivos de salida Monitor – VGA, SVGA, UVGA, CGA Impresora – Láser, inyección de tinta, matriz de puntos Modem Parlantes

53 Arquitectura de un computador Como hemos visto, la arquitectura general de un computador consta básicamente de 3 partes: – CPU – Memoria – Dispositivos de entrada/salida Esta arquitectura fue propuesta por John Von Neumann en 1945, y hoy en día la mayoría de los computadores están basados en ella

54 Arquitectura de Von Neumann

55 La CPU de von Neumann Arithmetic Logic Circuits AC Control Circuits PC IR AR DR Main Memory C0 C1 C2 C12 Flags... Devices ALU: Arithmetic Logic Unit Control Unit Registros del Procesador Bus de control Bus de direcciones Bus de datos

56 ¿Preguntas?


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