M en I.A. Daniel Alejandro García López UNIDAD III M en I.A. Daniel Alejandro García López

Introducción al Hardware Hardware: Es el conjunto de dispositivos electrónicos y electromecánicos, circuitos, cables que componen la computadora. Son entes palpables, que podemos tocar. Software:El software o soporte lógico está compuesto por todos aquellos programas necesarios para que la computadora trabaje. El software dirige de forma adecuada a los elementos físicos o hardware.

Unidad Central de Proceso CPU (por sus siglas del inglés Central Processing Unit), o, simplemente, el procesador, es el componente en una computadora digital que interpreta las instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de computadora

Modelo de Von Newman Memoria Unidad de Control Unidad Aritmético-Lógica Entrada Salida

Tareas fundamentales que realiza la UCP Operaciones aritméticas Direccionamiento de Memoria Gestión de instrucciones Control del transporte de los datos a través de los buses

Componentes de la UCP Unidad Aritmético-Lógica (UAL) Unidad de Control (UC)

Perifericos Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal.

Clasificación de los periféricos Periféricos de entrada Periféricos de salida: Periféricos de almacenamiento Periféricos de comunicación

Periféricos de entrada Teclado Mouse Cámara web Escáner Micrófono Escáner de código de barras Joystick Tableta digitalizadora Pantalla táctil

Periféricos de Salida Monitor Impresoras Altavoces Auriculares Fax Pantalla táctil

Periféricos de Almacenamiento Disco duro Grabadora y/o lector de CD Grabadora y/o lector de DVD Grabadora y/o lector de Blu-ray Grabadora y/o lector de HD DVD Memoria Flash Cintas magnéticas Tarjetas perforadas Memoria portátil Disquete

Operaciones Binarias Suma Resta Complemento a dos Complemento a uno Multiplicación División

Reglas para Sumar en Binario 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1= 0 + 1

Ejemplo de suma binaria 1 +

Ejemplo de suma binaria 1 +

Ejemplo de suma binario 1 +

Reglas para restar en binario 0 – 0 = 0 1 – 0 = 1 1 – 1 = 0 0 - 1 = 1 + 1

Ejemplo de resta binaria 1 -

Ejemplo de resta binaria 1 - La resta 0 - 1 se resuelve, igual que en el sistema decimal, tomando una unidad prestada de la posición siguiente: 10 - 1, es decir, 210 – 110 = 1. 

Ejemplo de resta binario 1 -

Complemento a 2 El complemento a dos de un número N, compuesto por n bits, se define como: C2N = 2^n – N

Ejemplo de complemento a 2 1 2^|N| - C2N

Ejemplo de complemento a 2 1 C1N +

Complemento a 1 El complemento a uno de un número N, compuesto por n bits es, por definición, una unidad menor que el complemento a dos. C1N = C2N - 1

Ejemplo de complemento a 1 C2N - C1N Invertir los ceros por 1

Otra forma de calcular el complemento a 2 C1N = C2N - 1 y, por la misma razón: C2N = C1N + 1

Ejemplo de complemento a 2 utilizando el complemento a 1 -

Otra forma de restar en binario La resta binaria de dos números puede obtenerse sumando al minuendo el complemento a dos del sustraendo. Minuendo -Sustraendo _______________ resta

Restar en binario usando el complemento a dos 1 S C1S + C2S + Resta

Reglas de Multiplicación binaria 0 x 0 = 0 0 x 1 = 0 1 x 0 = 0 1 x 1 = 1 Si el numero de unos en la suma es par entonces la suma es Cero, si es impar es 1, luego se cuentan las parejas de unos para determinar el arrastre

Ejemplo de multiplicación binaria 1 x +

División binaria 1 -

Conversión Decimal-Binario 1 1 1024 512 256 128 64 32 4 2 1 16 8 65

Introducción a redes y comunicaciones Proporcionar al alumno los conceptos principales de las redes y comunicación de datos.

Conceptos Condensador: Almacena la energía en forma de un campo electroestático. Conector: La parte de un cable que se conecta a un puerto o a una interfaz.

Conceptos Circuito Integrado(CI): Un dispositivo fabricado con material semiconductor; contiene muchos transistores y lleva a cabo una tarea especifica.

Conceptos Diodo Emisor de Luz(LED): Un dispotivo semiconductor que emite luz cuando circula una corriente a través del mismo.

Conceptos Resistencia: Un dispositivo construido con un material que se opone al flujo de la corriente eléctrica.

Conceptos Transistor: Un dispositivo que amplifica una señal o abre y cierra un circuito.

Conceptos Modem: Un dispositivo de comunicación de una computadora electrónica, envía señales de datos a través de la línea telefónica.

Conceptos Tarjeta de Interfaz de Red(NIC): Permite la comunicación entre diferentes aparatos conectados entre si y también permite compartir recursos entre dos o más equipos.

Conceptos Navegador Web: Es un software que interpreta el lenguaje marcado de hipertexto(HTML), que es el lenguaje empleado para codificar el contenido de las páginas web.

Conceptos Comunicación de datos: Transmisión electrónica de la información entre computadoras.

Conceptos Red de computadoras: Es un conjunto de equipos conectados por medio de cables, señales o cualquier otro medio de transporte de datos, que comparten información , recursos y servicios.

Concepto Red: Es un sistema instrínsecamente conectado de objetos o personas.

Elementos de interconexión Modem Repetidor Conmutador Enrutador Puerta de enlace

Conceptos Concentrador(Hub): Equipo de redes que permite conectar entre sí otros equipos y retransmite los paquetes que recibe desde cualquiera de ellos a todos los demás.

Conceptos Conmutador(Switch): Dispositivo electrónico de interconexión de redes de ordenadores que opera en la capa 2. Un conmutador interconecta dos o más segmentos de red.

Conceptos Enrutador(Router): Dispositivo de hardware para interconexión de redes de las computadoras que opera en la capa tres (nivel de red )

Conceptos Cortafuegos(Firewall): es un elemento de hardware o software utilizado en una red de computadoras para controlar las comunicaciones, permitiéndolas o prohibiéndolas según las políticas de red que haya definido la organización responsable de la red

Beneficios de una red Permitir el acceso simultáneo a programas e información importante. Permitir a la gente compartir equipo periférico, como impresoras y escaners. Hacer más eficiente la comunicación personal con el correo electrónico. Hacer más fácil el proceso de respaldo.

Clasificación de las redes Redes de Área Local Redes de Área Metropolitana Redes de Área Amplia

Redes de Área Amplia(WAN) Son redes que cubren una amplia región geográfica, a menudo un país o un continente. Este tipo de redes contiene máquinas que ejecutan programas de usuario llamadas hosts o sistemas finales (end system). Los sistemas finales están conectados a una subred de comunicaciones. La función de la subred es transportar los mensajes de un host a otro.

Redes de Área Local(LAN) Sistema de comunicación entre computadoras que permite compartir información, con la característica de que la distancia entre las computadoras debe ser pequeña. Estas redes son usadas para la interconexión de computadores personales y estaciones de trabajo

Redes de Área Metropolitana Red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica extensa, proporciona capacidad de integración de múltiples servicios mediante la transmisión de datos, voz y vídeo, sobre medios de transmisión tales como fibra óptica y par trenzado

Medios de transmisión Guiados: están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. No guiados: Son los que no confinan las señales mediante ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío. egún el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres tipos

Medios de Transmisión Guiados Par Trenzado(Shielded Twisted Pair , Unsshielded Twister Pair) Coaxial Fibra

Par Trenzado Es un cable regular de cuatro pares de cables que se utiliza en un gran número de redes. El material aislante cubre cada uno de los ocho cables de cobre individuales.

Ventajas y desventajas del par trenzado Facilidad de instalación. Menor costo comparado con otros tipos de cableado. Muy utilizado. Menor uso de espacio por su diámetro exterior pequeño. Es mas propenso al ruido y a interferencias eléctricas que otros tipos de medios de red.

Cable Coaxial Consiste en un conductor cilíndrico exterior hueco que rodea un solo conductor interior; los dos conductores están aislados. En el centro del cable hay un único hilo de cobre.

Ventajas y desventajas del cable coaxial Es menos costoso que el cable de fibra óptica. La tecnología es bien conocida. Hay dos tipos de cable: thicknet(red gruesa) y thinnet(red delgada) Instalación más cara que el par trenzado. Los problemas de conexión conllevan un ruido eléctrico que interfiere la trnamisión de la señal en el medio.

Cable de fibra óptica Es un medio de red capaz de conducir transmisión de luz modulada. Dos tipos de modo de transmisión de la fibra: Monomodo y multimodo

Ventajas y desventajas del cable de fibra óptica No es susceptible a las interferencias electromagnéticas o de radiofrecuencia. Velocidades de datos más altas que otros tipos de medios de transmisión. Es mas caro que otros medios de transmisión. MonoModo es mas rápida que la multimodo, La tranmisión por fibra óptica se puede clasificar por el tipo de fuente de luz utilizado: LED, ILD( emite un fuerte e intenso rayo de luz altamente enfocado. Normalmente se utiliza con fibra monomodo.)

Medios de transmisión no guiados Según el rango de frecuencias de trabajo, las transmisiones no guiadas se pueden clasificar en tres tipos: radio, microondas y luz (infrarrojos/láser).

Radiofrecuencia Es una tecnología que posibilita la transmisión de señales mediante la modulación de ondas electromagnéticas. Estas ondas no requieren un medio físico de transporte, por lo que pueden propagarse tanto a través del aire como del espacio vacío. Modulación: engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos.

Ventajas y desventajas Son las más usadas Es omnidireccional Son poco precisas Se interceptan fácilmente

Microondas Se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud (unos pocos centímetros) Microondas satelital, Microonda terrestre

Ventajas y desventajas de la microondas Hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Transmitir hacia una localización remota Se necesitan emisores/receptores. Se requiere de línea visual. Sensibles a las condiciones atmosféricas.

Infrarrojo/Laser . El haz infrarrojo puede ser producido por un láser o un LED La conexión es de punto a punto

Ventajas y desventajas del Infrarrojo/Laser Alcanza distancias de hasta 16 km Velocidades desde 100 Kbps hasta 1.5Mbps Deben tener línea de vista Es afectado por el clima, interferencias atmosféricas y obstáculos físicos.

Protocolo de red Es el conjunto de reglas que especifican el intercambio de datos u órdenes durante la comunicación entre las entidades que forman parte de una red. Modulación: engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos.

Open System Interconexion(OSI) los protocolos se pueden dividir en varias categorías, una de las clasificaciones más estudiadas es la OSI.

TCP/IP Otra clasificación, más práctica es TCP IP.

Ejemplos de protocolos Capa 1: Nivel físico.-Cable coaxial o UTP categoria 5, Cable de fibra óptica, Cable de par trenzado, Microondas, Radio, RS-232. Capa 2: Nivel de enlace de datos.- Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, HDLC.

Ejemplos de protocolos Capa 3: Nivel de red ARP, RARP, IP (IPv4, IPv6), X.25, ICMP, IGMP, NetBEUI, IPX, AppleTalk. Capa 4: Nivel de transporte TCP, UDP, SPX. Capa 5: Nivel de sesión NetBIOS, RPC, SSL.

Capa 6: Nivel de presentación Capa 7: Nivel de aplicación ASN.1. Capa 7: Nivel de aplicación SNMP, SMTP, FTP, SSH, HTTP, Telnet, IRC, ICQ, POP3, IMAP.

Internet 1969- ARPA comenzó a conectar computadoras en diferentes universidades y contratistas de defensa. 1973- Pasa al otro continente NFSnet-ARPANET se complementan para formar Internet Compañias privadas de telecomunicaciones construyen sus propias columnas vertebrales Modulación: engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos.

Internet 1990-Se desconectó ARPANET 1995 NFSnet se descontinuó Los servicios comerciales rápidamente los reemplazaron

Dirección IP Cada computadora de Internet tiene una dirección númerica que consta de cuatro partes, llamadas dirección de protocolo Internet o dirección IP Ej. 72.14.207.99

Sistema de Nombres de Dominio(DNS) Constan de dos partes: un nombre individual, seguido por un dominio, el cual generalmente identifica el tipo de institución que utiliza la dirección: p. ej .com, .edu, .org, etc.

Acceso a internet Conexión a través de una LAN Conexión a través de un modem Enlaces de alta velocidad

Rol del Ingeniero en Computación Diseño e instalación de redes de teleinformática. Configuración de equipos de redes de computadoras. Desarrollo de aplicaciones en red y para Internet Administración de redes Construcción de clusters

La lógica proposicional y la computación La lógica es conocida como una de las ciencias más antiguas, tanto es así que se le atribuye a Aristóteles la paternidad de esta disciplina. Aristóteles se planteo cómo es posible probar y demostrar que un conocimiento es verdadero, es decir, que tiene una validez universal

Debido a que los computadores trabajan con información binaria, la herramienta matemática adecuada para el análisis y diseño de su funcionamiento es el Álgebra de Boole.

Lógica Matemática lógica proposicional es un sistema formal diseñado para analizar ciertos tipos de argumentos las fórmulas representan proposiciones y las constantes lógicas son operaciones sobre las fórmulas que producen otras fórmulas de mayor complejidad

Considérese el siguiente argumento: la lógica proposicional intenta clarificar nuestra comprensión de la noción de consecuencia lógica para el rango de argumentos que analiza. Considérese el siguiente argumento: Mañana es miércoles o mañana es jueves. Mañana no es jueves. Por lo tanto, mañana es miércoles.

Este es un argumento válido. la validez de estos dos argumentos depende del significado de las expresiones "o" y "no". p o q No q Por lo tanto, p

En la lógica proposicional, las constantes lógicas son tratadas como funciones de verdad. Es decir, como funciones que toman conjuntos de valores de verdad y devuelven valores de verdad.

Negación Conjunción Disyunción Condicional Bicondicional

Límites de la lógica proposicional la lógica proposicional permite formalizar y teorizar sobre la validez de una gran cantidad de argumentos. Sin embargo, también existen argumentos que son intuitivamente válidos, pero cuya validez no puede ser probada por la lógica proposicional.

Todos los hombres son mortales. Sócrates es un hombre. Por lo tanto, Sócrates es mortal. Según la lógica proposicional, la forma de este argumento es la siguiente: P Q -> R

Para teorizar sobre la validez de este tipo de argumentos, se necesita investigar la estructura interna de las variables proposicionales. De esto se ocupa la lógica de primer orden.

Regla I. Cada uno de los enunciados simples del lenguaje natural se sustituirá por variables proposicionales simbolizadas por letras minúsculas, p, q, r, s, t,.....

Regla II. Las expresiones del lenguaje natural tales como "no", "no es cierto", "no es el caso que" "es falso", "es imposible" y todas aquellas que sean equivalentes, se sustituirán por el símbolo ¬ Llueve, p; No llueve: ¬ p

Regla III. Las expresiones del lenguaje natural tales como "y", "ni" "pero", "que", "mas", y todas las que sean equivalentes, se sustituyen por el símbolo /\ Llueve: p; Hace frío: q; Llueve y hace frío: p /\ q;

Regla IV. Las expresiones del lenguaje natural tales como "o", "o...o", "bien...bien", "ya...ya", y sus equivalentes, se sustituyen por el símbolo \/ Llueve: p; Hace frío: q; O llueve o hace frío: p \/ q

Regla V. Las expresiones naturales tales como "si.... entonces", "luego....", "por tanto", "por consiguiente", "con tal que...", "se infiere", "se deduce" y sus equivalentes se sustituirán por el símbolo → Llueve: p; Hace frío: q; Si llueve entonces hace frío: p → q

Regla VI. Las expresiones del lenguaje natural tales como "...si y solo si...", "..equivale a..", "..es.igual a..." m "vale por...","...es lo mismo que...", y sus equivalentes se sustituirán por el símbolo ↔ Llueve: p; Hace frío: q; Si y sólo si llueve entonces hace frío: p ↔ q

Proposición: Frase que se puede verificar su veracidad. TAUTOLOGIA: Una formula es una tautología si es verdadera para todas sus posibles interpretaciones. CONTRADICCION: Una formula es una contradicción si es falsa para todas sus posibles interpretaciones FORMULA CONSISTENTE: Una formula que al menos tiene una interpretación verdadera se conoce como formula consistente o satisfactible. FORMULA INVALIDA: Una formula es invalida si es falsa para al menos una interpretación.

Grafos Un grafo es un conjunto, no vacío, de objetos llamados vértices (o nodos) y una selección de pares de vértices, llamados aristas que pueden ser orientados o no. Típicamente, un grafo se representa mediante una serie de puntos (los vértices) conectados por líneas (las aristas).

Ejemplo

Propiedades Adyacencia: dos aristas son adyacentes si tienen un vértice en común, y dos vértices son adyacentes si una arista los une. Incidencia: una arista es incidente a un vértice si ésta lo une a otro. Ponderación: corresponde a una función que a cada arista le asocia un valor, para aumentar la expresividad del modelo

Propiedades Etiquetado: distinción que se hace a los vértices y/o aristas mediante una marca que los hace unívocamente distinguibles del resto.

Grafos Grafos dirigidos: {a, b} = {b, a} son Grafos no dirigidos {a, b} <> {b, a}

Grafos no dirigidos

Grafos dirigidos

Representación de grafos

Grafos Desde un punto de vista práctico, los grafos permiten estudiar las interrelaciones entre unidades que interactúan unas con otras. P.ej, una red de computadoras puede representarse y estudiarse mediante un grafo, en el cual los vértices representan terminales y las aristas representan conexiones (las cuales, a su vez, pueden ser cables o conexiones inalámbricas).

Matrices es una tabla o arreglo rectangular de numeros. Los numeros en el arreglo se denominan elementos de la matriz. Las líneas horizontales en una matriz se denominan filas y las líneas verticales se denominan columnas.

Ejemplo de una matriz

Propiedades de las matrices Asociativa: Dadas las matrices m-por-n A, B y C A + (B + C) = (A + B) + C Conmutativa :Dadas las matrices m-por-n A y B A + B = B + A Existencia de matriz cero o matriz nula A + 0 = 0 + A = A Existencia de matriz opuesta con -A = [-aij] A + (-A) = 0

Algunas operaciones sobre matrices Suma de matrices Multiplicación por un escalar Producto de matrices El producto de dos matrices se puede definir sólo si el número de columnas de la matriz izquierda es el mismo que el número de filas de la matriz derecha. Si A es una matriz m-por-n y B es una matriz n-por-p, entonces su producto matricial AB es la matriz m-por-p (m filas, p columnas)

Suma de matrices

Producto de matriz por un escalar

Producto de matrices Si A es una matriz m-por-n y B es una matriz n-por-p, entonces su producto matricial AB es la matriz m-por-p (m filas, p columnas) dada por: