Introducción a la Programación “Componentes y Arquitectura de un computador” Pedro Campos S., Manuel Crisosto M., Claudio Gutiérrez S., Christian Vidal C.

Hardware y software En computación tenemos dos elementos básicos:

Hardware y software En computación tenemos dos elementos básicos: 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.

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

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

Hardware CPU (Central Process Unit) Memoria ROM Memoria RAM 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 Memoria RAM Memoria Secundaria Disp. Entrada (mirar, escuchar) CPU Disp. Salida hablar)

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

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)

Almacenamiento (Memoria) Unidades de memoria 1 bit (puede tomar valores: 1 ó 0 - binarios) 1 byte : 8 bits 1 kilobyte (Kb) : 210 bytes 1 megabyte (Mb) : 210 kilobytes: 220 bytes 1 gigabyte (Gb) : 210 megabytes: 230 bytes 1 terabyte : 210 gigabytes: 240 bytes

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)

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.

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

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

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

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

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

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

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

Arquitectura de Von Neumann

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

Mapas Conceptuales

Mapas Conceptuales Fueron propuesto formalmente por Joseph Novack. Son una forma de “organizar” el conocimiento respecto de un tema Se trata de presentar CONCEPTOS relacionados mediante ENLACES. Son una forma gráfica de organizar conocimientos para comunicarlo y distribuirlo rápidamente.

Mapa Conceptual Recuerda: Un mapa conceptual no tiene que ser simétrico. Un mapa conceptual es una forma breve de representar información. No existe un mapa correcto o perfecto para un grupo de conceptos, los errores solo ocurren si las relaciones entre los conceptos son incorrectas.

Ejemplo Las plantas

Herramientas Existen Herramientas de Software que apoyan la construcción y distribución de Mapas Conceptuales. CmapTools (http://cmap.ihmc.us/download). FreeMind

¿Qué es un mapa Conceptual?

Ejercicio Con respecto a lo que UD. sabe (y se ha revisado en clases) acerca del Hardware y Software, construya un mapa conceptual que represente ese conocimiento. Debe representar qué son, para qué sirven, donde se utilizan, sus componentes y funciones.

Ejemplo

¿Preguntas?

Procesador de Texto Word (Microsoft)

Planilla Electrónica Excel (Microsoft)

Software de Presentación PowerPoint (Microsoft)

Programa de Aplicación Programa que permite resolver la ecuación de primer grado Algoritmo EC 1er Grado Variables a,b,x de tipo entero Inicio Escribir(“Ingrese valores de EC”) Leer (a,b) Si a = 0 entonces escribir (“Error”) sino x=-b/a Escribir (“La solución es:”,x) Fin Escribir(“Fin programa”) Programa que permite resolver la ecuación de primer grado #include <stdio.h> int a,b,x; main() { printf(“Ingrese valores de EC”); scanf(“%d %d”,&a,&b); if a ==0 printf (“error”); else x = -b / a; printf(“La solución es %d:”,x); } printf(“Fin programa”); a x + b = 0 ? a b x = -b / a