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Introducción a la tecnología de los computadores. Computadores y abstracciones.

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Presentación del tema: "Introducción a la tecnología de los computadores. Computadores y abstracciones."— Transcripción de la presentación:

1 Introducción a la tecnología de los computadores. Computadores y abstracciones.

2 Sociedad de la información. Los avances en computadores y redes están permitiendo el desarrollo de la SIC VLSI cada vez mayores escalas de integración WWW y grandes sistemas distribuidos Inteligencia artificial Movilidad, redes inalámbricas de banda ancha Solución de problemas de escala gigante Secuenciación del genoma humano

3 Una clasificación de los computadores I DESKTOP. Entregan una buena potencia computacional a un único usuario y se suelen emplear par la ejecución de software comercial. SERVER. De alguna forma, son los mainframes y minicomputadores de hoy en día. Ejecutan cargas computacionales complejas y sirven a comunidades de usuarios conectadas a través de una red de computadores.

4 Una clasificación de los computadores II Supercomputadores. Hoy en día, suele tratarse de computadores interconectados a través de una red de altas prestaciones formando un cluster: Predicción meteorológica, determinación de proteínas, exploraciones petrolíferas. Memoria principal, Terabytes; almacenamiento, Tb a Pb. Empotrados. Dispositivos electrónicos dedicados, gran variabilidad de precios y características. Constituyen el mayor número de microprocesadores vendidos: Sensores inteligentes, player MP3, decodificador TDT, ordenador de viaje, GPS, piloto automático, máquina de café, etc.

5 ¿Qué es, pues, un computador? Un dispositivo electrónico que ejecuta programas y, éstos, representan algoritmos. Un algoritmo es un proceso sistemático que conduce a la solución de un problema, en un tiempo más o menos largo. Modelo de Von Neumann (Princeton): Memoria de programas y de datos Computador de programa almacenado. Unicidad de representación de los programas y los datos

6 Hardware y software Hardware: Los circuitos electrónicos y todo aquello que es material en un computador. Software: Los programas, en sus diversas formas. Hw/Sw

7 Acrónimos Palabras construidas a base de las letras iniciales de una serie de palabras. Concisión Ejemplos: Random Access Memory: RAM. Central Processing Unit: CPU Load Byte Unsigned: LBU. Muy usadas en esta asignatura: Hay que asumirlo

8 Símbolos binarios Los computadores que estudiamos son, todos ellos digitales. Representaremos los datos y las operaciones usando DOS símbolos básicos: 0 y 1, esto es, en binario. A base de estos dos símbolos, construiremos palabras de mayor longitud: Datos enteros, reales, caracteres ASCII, cadenas de estos últimos Operaciones como la suma, la operación lógica AND, etc.

9 Unidades y multiplicadores 1 bit: Un dígito binario: 0 o 1. 1 nibble: Una palabra formada por 4 bits. 1 byte: Una palabra formada por 8 bits. 1 word: 16, 32 o 64 bits, dependiendo de la arquitectura que estemos estudiando. Multiplicadores: Potencias de 2 1k = 1024 objetos, esto es, 2^10 1Mega = 1024 x 1024 objetos, 2^20 1Giga = 1024x1024x1024, 2^30

10 Importante: Repasar las conversiones de base. Notación polinómica = 8x10^3 + 3x10^2 + 4x10^1+5x10^ =1x2^5+0x2^4+1x2^3+1x2^2+0x2^1+1x2^0 = = xfb31 = f x 16^3 + b x 16^2 + 3 x 16^1 + 1 x 16^0= = 15 x 16^ x 16^2 + 3 x 16^1 + 1 x 16^0= = … completad este cálculo = 7x8^2+6x8^1+5x8^0 = … 0xffff = … = … = (hexadecimal) 0xf01c = (binario)

11 Principios fundamentales Datos y operaciones se representan, ambos, mediante cadenas de símbolos binarios Un entero: Una operación: add $t2, $t0, $t1 ¿Cómo se codifican en binario ?

12 Principios fundamentales Datos y operaciones se almacenan en la memoria principal del computador. El número entero 64, se puede representar con 32 bits de precisión así: Codificación de enteros en aritmética sin signo (ASS) La operación de suma podría representarse así: , por ejemplo La codificación de las instrucciones MIPS: Apéndice

13 Programa: Una secuencia de operaciones que modifican datos. Un programa se representa mediante la codificación binaria de sus operaciones y de sus datos. Para escribir un programa ¿Hay que hacerlo en binario? Es decir, ¿Hay que usar el lenguaje máquina?

14 Notación simbólica para representar datos e instrucciones Podemos representar la operación de suma mediante la siguiente cadena de caracteres: add $t2, $t0, $t1 Sumar el contenido del registro $t0 y el contenido del registro $t1; el resultado, guardarlo en el registro $t2 para su uso posterior. Esta notación simbólica nos es muy útil a nosotros Comprendemos la operación con sólo un vistazo ¿El computador puede entender add $t2, $t0, $t1? ¡No puede!

15 Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador (0 y 1, leng. máquina, I). Para que el computador entienda las instrucciones y datos: Es necesario que las reciba correctamente codificadas en lenguaje máquina Entonces, podemos efectuar la traducción nosotros mismos: es laborioso, mecánico, pero fácil: add $t2, $t0, $t

16 Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador (L. máquina), II. También, ya que se trata de un proceso mecánico y laborioso: Podemos usar un computador que haga este proceso Eso sí, habremos de usar un programa (Que alguien habrá escrito ya) Ese programa, que traduce la notación simbólica de un programa a lenguaje máquina le denominamos: PROGRAMA ENSAMBLADOR

17 Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador (L. máquina), III. El programa que traduce: Ensamblador (Assembler) La nótación simbólica: Lenguaje de ensamblaje (assembly language)

18 Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador, IV Ensamblador Lenguaje de ensamblaje Lenguaje máquina MIPS Lenguaje C Compilador

19 ¿Por qué no una notación aún más inteligible? Lenguajes de alto nivel Compilador de lenguaje C Programa escrito en C

20 Jerarquía básica de abstracciones Software de aplicación es el que se encuentra más cerca del usuario final. El software de sistema ofrece servicios a todos los usuarios. Sistema operativo. Compiladores. Ensambladores. Hardware: Ratón, video, placa madre, memoria, microprocesador, disco duro, cd-rom, adaptadores de comunicaciones, circuitos integrados.

21 Categorías de software

22 Chapter 1 Computer Abstractions and Technology 22 Components of a Computer Same components for all kinds of computer Desktop, server, embedded Input/output includes User-interface devices Display, keyboard, mouse Storage devices Hard disk, CD/DVD, flash Network adapters For communicating with other computers §1.3 Under the Covers The BIG Picture


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