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.

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1 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

2 1.1 Informática: Definición INFORmaciónautoMÁTICA INFORMÁTICA Informática = ciencia encargada del tratamiento automático de la información

3 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.

4 1.1 Ordenador Ordenador Entrada 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

5 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

6 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

7 1.2 Hardware. Estructura de un ordenador Unidad de entrada Unidad Central de Proceso (CPU) Unidades de Salida Buses

8 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

9  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)

10 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

11 1.2.1 UCP (CPU) Unidad Aritmético-Lógica (UAL/ALU) Realiza operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, división) y lógicas (comparación,…) 1 er Operando 2º Operando Resultado Estado UAL Ordenes (de la UC) (De la Memoria) (A la memoria)

12 1.2.2 Unidades de Entrada/Salida (E/S)  Puente entre el ordenador y el exterior  Salida  pantalla, impresora,......  Entrada  teclado, ratón,......

13 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

14 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 datos\instrucciones más recientes

15 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, …

16 1.2.3 Memoria CPU CacheRA M Disco Duro Cinta -+ -+ Capacidad Precio - Velocidad

17 1.2.3.1 Representación de la Información 01 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*10 3 + 3*10 2 + 4*10 1 + 8*10 0 1010 = 1*2 3 + 0*2 2 + 1*2 1 + 0*2 0 BIT

18 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)

19 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. Codebitcharacter encodingIBM mainframes 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.normacodificación de caracteresjuegos ISOISO-8859-1

20 1.2.3.1 Unidad de Información (Memoria) las operaciones aritm é ticas con datos num é ricos se suelen realizar en una representaci ó n m á s adecuada para este objetivo: basada en el sistema de numeraci ó n en base dos, sistema que puede considerarse como una codificaci ó n en binario, pero que al ser una representaci ó n num é rica posicional es muy apta para la realizaci ó n de operaciones aritm é ticas. con 2 bits con 3 bits con 4 bits 00 0001000000010010001100 01 0011010001010110011101 102 2 0101102 3 00100110101011102 4 11 0111110011011110111111

21 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 * (10 2 ) + 3 * (10 1 ) + 7 * (10 0 ) sistema de numeración binario (base 2): 1101000101=1*(2 9 )+1*(2 8 )+0*(2 7 )+1*(2 6 )+0*( 2 5 )+0*(2 4 )+0*(2 3 )+1*(2 2 )+0*(2 1 )+1*(2 0 )=837

22 1.2.3.1 Conversión Decimal a Binario Regla: Se divide el n ú mero decimal por 2 y se obtiene el n ú mero 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 <-------- 248 (decimal) -> 11111000 (binario) 1*(2 7 )+1*(2 6 )+......+0*(2 0 )->248

23 1.2.3.1 Sistema de numeración Hexadecimal Ordenadores utilizan el sistema de numeraci ó n binario para los procesos internos, al requerir dicha informaci ó n el usuario, la comunicaci ó n se establece mediante un sistema de numeraci ó n intermedio como es el hexadecimal, de modo, que dicha comunicaci ó n no resulte una interminable colecci ó n de 0 y 1. Hexadecimal significa 16, los s í mbolos utilizados ser á n del 0 al 9 y las letras de la A a la F, por lo que para representar cualquier informaci ó n almacenada en un octeto, mediante el sistema de numeraci ó n binario, es decir, mediante ocho unos o ceros, se podr á realizar con dos s í mbolos hexadecimales

24 1.2.3.1 Sistema de numeración Hexadecimal DECIMALHEXADECIMALBINARIO 000000 110001 220010 330011 440100 550101 660110 770111 881000 991001 10A1010 11B1011 12C1100 13D1101 14E1110 15F1111

25 1.2.3.1 Sistema de numeración Hexadecimal El proceso de conversi ó n ser á similar a los tratados con anterioridad: 248 | 16 088 15 8 248(decimal)=15 8 = F8 = F8(hexadecimal) F8(hex)=F*(16 1 )+8*(16 0 )=15*16+ 8*1(decimal)

26 1.2.3.1 Sistema de Binario (Operaciones Matemáticas) SUMA RESTA 0+0=00-0=0 0+1=10-1=1 y debo 1 1+0=11-0=1 1+1=0 y llevo 11-1=0 MULTIPLICACIONDIVISION 0.0=00:0=- 0.1=00:1=0 1.0=01:0=oo 1.1=1 1:1=1

27 1.2.3.1 Sistema de Binario (Operaciones Lógicas) Otro tipo de operaciones son las booleanas u operaciones l ó gicas : AND, OR y NOT. Estas operaciones se rigen seg ú n 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

28 1.2.3.1 Representación Interna de la Información Los ordenadores procesan dos tipos de informaci ó n: las INSTRUCCIONES que forman parte del programa y los DATOS que manejar á n dichas instrucciones. En la Unidad Central de Proceso la informaci ó n 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.

29 1.2.3.1 Representación Interna de la Información Para leer o escribir un dato o ejecutar una instrucci ó n del programa almacenado en la memoria principal se da la direcci ó n 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 m ú ltiplo del n ú mero de bits utilizados para representar un car á cter. As í en los ordenadores de 8,16,32,64 bits se utilizan c ó digos de E/S de 8 bits (EBCDIC o ASCII) y tanto las longitudes de las instrucciones como la longitud de los datos ser á n m ú ltiplos de 8.

30 1.2.3.1 Tipos de Datos (Representación Interna) La representaci ó n interna de datos depende del tipo de dato y del lenguaje de programaci ó n. Los tipos de datos m á s significativos pueden ser: TEXTO o CAR Á CTER LOGICO COMPLEJO SIMPLE O DOBLE ENTERO REAL SIMPLE O DOBLE PRECISION

31 1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Tipo Texto o Carácter Los datos tipo Car á cter o texto se suelen denominar Alfab é ticos si est á n compuestos solamente por letras y Alfanum é ricos si est á n compuestos por letras, n ú meros y/o caracteres especiales. Estos tipos de datos se almacenan siempre en el c ó digo de E/S utilizado por el ordenador. En el caso del ASCII o EBCDIC, un car á cter por byte, sin realizarse internamente ninguna transformaci ó n.Ejm: MICRO 0100 1101 0100 1001 0100 0011 0101 0010 0100 1111

32 1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Lógico Representan un valor del á lgebra de Boole binaria: -0 falso -1 verdadero La representaci ó n interna de este tipo de dato es muy variada siendo quiz á la mas com ú n 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.

33 1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero La representaci ó n en binario puro consiste en el almacenamiento de los n ú meros, descritos mediante el sistema de numeraci ó n decimal, en el sistema de numeraci ó n binario. Ejemplo: En una palabra de (16 bits) almacenar el n ú mero entero 15. 15 | 2 1 7 | 2 1 3 | 2 1 ¦ 0000 ¦ 0000 ¦ 0000 ¦ 1111 ¦

34 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 n ú mero almacenable en 2 bytes ser í a representado por 15 unos con lo que se podr í a almacenar un n ú mero: 2 15 =32768 n ú meros (0 a 32767) donde el bit 16 es el signo(-32767..-0,0..+32767)

35 1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero (Complemento a 2) Para representar un n ú mero negativo se puede utilizar el complemento de ese n ú mero a la base. El complemento a la base de un n ú mero, es el n ú mero que resulta de restar a cada una de las cifras del n ú mero N a la base menos uno del sistema que se est é utilizando y posteriormente sumar uno a la diferencia obtenida. Ejemplo: Complemento en base 10 del n ú mero 53 (base-1=9)1 º Paso:99-53=46 2 º Paso:46+ 1=47

36 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. 1 º paso:99-23=76 +1 =77 (complemento base 10 de 23, sustraendo) 2 º paso:65+77=142(descartamos lo cifra arrastrada) Ejemplo: realizar la misma operaci ó n 65-23 mediante complemento en base 2 donde 65 10) = 0100 0001 2) y 23 10) = 0001 0111 2). 1 º Paso: 1111 1111 - 0001 0111 = 1110 1000 + 1 = 1110 1001 2 º Paso: 0100 0001 + 1110 1001 = 1 0010 1010 = 42 10)

37 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 <== Representación en C2 del -8

38 1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero (Signo) VALORES COMPLEMENTO COMPLEMENTO +/- (signo) A 1 A 2 ---------------------------------------------- + 0 0 000 0000 0000 + 1 0 001 + 2 0 010 + 3 0 011 lo mismo lo mismo + 4 0 100 + 5 0 101 + 6 0 110 + 7 0 111 0111 0111 + 8 *(0 1000) No se puede representar en 4 bits

39 1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero (Signo) VALORES COMPLEMENTO COMPLEMENTO +/- (signo) A 1 A 2 ---------------------------------------------- - 0 1 000 1111 **** - 1 1 001 1110 1111 - 2 1 010 1101 1110 - 3 1 011 1100 1101 - 4 1 100 1011 1100 - 5 1 101 1010 1011 - 6 1 110 1001 1010 - 7 1 111 1000 1001 - 8 *(0 1000) **** 1000

40 1.2.3.1 Representación Interna de los Datos Entero (Complemento a 2) Observamos que para transformar un n ú mero binario N a complemento a 2 basta con cambiar los 0 por 1 y los 1 por 0 de N y sumar 1 al resultado. 2 ventajas: -De esta forma las sumas y restas quedan reducidas a sumas. Con lo que se reduce la complejidad de los circuitos. - n ú meros negativos permitan tener un valor m á s que los positivos, es decir, en dos bytes se podr í a almacenar desde + 32767 hasta -32768

41 1.2.3.1 Unidad de Información (Memoria) BIT. Unidad básica de información (un hueco de 0 o 1) BYTE = 2 3 BIT=8 BIT KILOBYTE = 2 10 BYTE = 1024 BYTE MEGABYTE = 2 20 BYTE= 1024 KBYTE GIGABYTE = 2 30 BYTE= 1024 MBYTE TERABYTE = 2 40 BYTE= 1024 GBYTE

42 Lenguaje Ensamblador Lenguaje ensamblador: es aquel que en cada sentencia produce exactamente una instrucción de máquina, es decir, existe una correspondencia biunívoca entre las instrucciones de máquina y las sentencias del lenguaje ensamblador. Formato del lenguaje ensamblador: Etiqueta OperaciónOperandoComentarios Etiquetas: sirven para dar nombres simbólicos a las direcciones. Operación: contiene una abreviatura simbólica del código de operación, puede corresponder a una instrucción de máquina, a una seudo instrucción o una macro. Operando: contiene las direcciones de memoria y de los registros que la instrucción usa. Comentarios: ofrece la oportunidad de explicar el funcionamiento del programa.

43 Tipos de Instrucciones El código de operación puede contener tres tipos de instrucciones: Códigos de Operación, que corresponden a su equivalente código de lenguaje de máquina. Seudo lenguaje: que corresponden a instrucciones al compilador. Macros: que corresponden a un grupo de instrucciones que son invocadas por el programa.

44 Ejemplos de Lenguaje Ensamblador El siguiente ejemplo muestra fragmentos de un programa ensamblador, que realiza un simple cálculo de N=I+J+K : Ejemplo en assembler IBM370Ejemplo en Z80 FormulL1,ICarga i en el registro 1FormulLDA,(I)Carga I en A A1,JSuma J al registro 1LDHL,JCarga la dirección de J en HL A1,KSuma K al registro 1ADD(HL)Suma J al registro A ST1,NAlmacena la suma en NLDHL,KCarga la dirección de K en HL ADD(HL)Suma K al registro A IDCF’2’Reserva palabra con un 2LD(N),AAlmacena A en N JDCF’3’Reserva palabra con un 3 KDCF’4’Reserva palabra con un 4I:DB2Reserva un byte con un 2 NDCF’0’Reserva palabra con un 0J:DB3Reserva un byte con un 3 K:DB4Reserva un byte con un 4 N:DB0Reserva un byte con un 0

45 Taller con Simulador SIMPLEZ 1. Ingresar al sitio: http://web.frm.utn.edu.ar/tecnicad2/tec_dig2/tools/te2simplez.html 2. Bajar Simulador SIMPLEZ.ZIP 3. Revisar Manual SIMPLEZ.RTF 4. Ejecutar programa usando ejemplo sumados.sim 5. Programar usando SIMPLEZ la Criba de Erastotenes‘:. % (‘Programa que implementa la criba de Erastotenes'); %' en el vector a para obtener numeros primo'); n = input ('ingrese el numero hasta el cual buscar numeros primos (desde 5 a n):'); a(1)=1; a(2)=2; j=3; disp ('llena el vector con numeros impares'); for i =3:1:n a(i)=j; j=j+2; End disp ('genera numero primos'); for i = 3:1:n if a(i)==0 break; end j=i+a(i); k=a(i); for j=j:k:n a(j)=0; end disp ('numeros primos desde el 1 al '); disp (n*2); disp (a);

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48 1.3 Software  Categorías de Software  Sistemas Operativos: MS/DOS, UNIX, WINDOWS,LINUX...  Aplicaciones: Procesadores de texto, hojas de cálculo, sistemas de gestión de bases de datos, juegos...  Entornos de Programación: Visual Basic, Fortran, Pascal, C, Java....

49 1.3.1 Sistema Operativo “Software diseñado para gestionar los recursos del ordenador” Hardware Lenguajes de Programación Sistema Operativo Aplicaciones

50 Sistema Operativo Programas

51 Sistema Operativo  Funciones  Reparto del tiempo de ejecución  Gestión de la Entrada/Salida  Gestión de la memoria  Gestión de la información,...  Características de un buen sistema operativo  Eficiente  FiableConsume pocos recursos  Fácil de Mantener

52 Clasificación de los sistemas operativos Monousuario (1) / Multiusuario (2) 1.Todos los recursos y datos estan en manos del usuario que trabaja en el ordenador 2.Los datos y recursos son compartidos por los distintos usuarios que utilizan el ordenador Monotarea (1) / Multitarea (2) 1.El procesador está dedicado en exclusiva a una única tarea 2.Realiza más de una tarea a la vez. (Reparte el tiempo de CPU entre distintas tareas)

53 Sistemas Operativos más extendidos MS-DOS OS/2 WINDOWS UNIX OS/400 3.X 95 NT AIX IRIX LINUX XENIX 98 2000 XP

54 1.3.2 Aplicaciones generales Procesadores de Textos (Word) SGBD (access, Oracle,...) Hojas de Cálculo (Excel, Lotus) Programas de Diseño Software de Comunicaciones (redes de ordenadores: Internet)