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INTRODUCCIÓN
A LA
INFORMÁTICAINTRODUCCIÓN A LA INFORMÁTICA
La informática es la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información.
DEFINICIONES
COMPUTADORA: Máquina compuesta de elementos físicos, en su mayoría electrónicos, capaz de desarrollar una gran cantidad de trabajos a gran velocidad, con precisión y siguiendo unas instrucciones concretas (programas).
PROGRAMA: Conjunto de órdenes que se dan a una computadora para que realice un proceso determinado.
APLICACIÓN INFORMÁTICA: Conjunto de programas que realizan un determinado trabajo.
SISTEMA INFORMÁTICO: Elementos necesarios para la realización de las aplicaciones informáticas.
INFORMACIÓN: Elemento a procesar.
DATOS: Información no elaborada que una vez procesada nos da un resultado.
TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
El tratamiento de la información se divide en tres pasos:
1º.− ENTRADA: Recogida de datos, depuración y almacenamiento.
2º.− PROCESO: Aritmético y Lógico.
3º.− SALIDA: Recogida de los datos y distribución de los mismos.
HARDWARE
El HARDWARE es el elemento físico de un sistema informático. Está compuesto por el ordenador, dispositivos externos, cableado, soportes de almacenaje, etc. Los componentes elementales del HARDWARE son:
CPU o Unidad Central de Proceso : Elemento principal que coordina y dirige todas las operaciones del Sistema Informático. Está compuesto por el PROCESADOR y la MEMORIA CENTRAL.
PROCESADOR: Controla y ejecuta operaciones y está formado a su vez por la Unidad de Control y por la Unidad Aritmético − Lógica (ALU). La Unidad de Control interpreta y ejecuta las instrucciones controlando su secuencia y la ALU realiza las operaciones de tipo aritméticas y lógicas.
MEMORIA CENTRAL: Memoria interna o principal que almacena programas y datos. Los programas que se están ejecutando se guardan en esta memoria.
MEMORIA AUXILIAR O SECUNDARIA: Dispositivos de almacenamiento masivo de información para guardar datos y programas ( discos duros, disquetes, CD ROM, etc.).
ELEMENTOS DE SALIDA : Dispositivos que proporcionan al exterior los datos resultantes de los procesos que se ejecutan en el sistema.
SOFTWARE
El SOFTWARE es la parte lógica que da al equipo capacidad para realizar sus funciones. Son los programas, sistemas operativos, aplicaciones, etc. El SOFTWARE se guarda en memoria principal y en memoria auxiliar. Los componentes del SOFTWARE son:
SOFTWARE BÁSICO : Conjunto de programas que el sistema necesita para poder trabajar. Estos forman el Sistema Operativo del sistema.
El SISTEMA OPERATIVO es el soporte lógico que controla el funcionamiento del equipo físico ocultando los detalles de hardware y haciendo sencillo el uso de la computadora. Está compuesto por programas de control y por programas de utilidades. Los programas de control controlan el equipo físico en todos sus aspectos; los programas de utilidades sirven para realizar tareas usuales como el manejo de ficheros, formateo de discos, etc.
SOFTWARE DE APLICACIÓN : Conjunto de programas diseñados para que el sistema pueda realizar unas tareas concretas.
TIPOS DE COMPUTADORAS
Existen varios tipos de computadoras que se pueden dividir en varios tipos dependiendo de su construcción o de su estructura interna.
Dependiendo de su construcción existen dos tipos de computadoras:
MÁQUINA CON LÓGICA CABLEADA : El programa está en memoria y es de solo lectura: calculadoras que ejecutan un determinado número de programas y calculadoras analógicas que se utilizan para el control de procesos y simulaciones.
MÁQUINA CON LÓGICA PROGRAMADA : Se programan por medio de lenguajes. Son máquinas de propósito general y se pueden aplicar a cualquier tipo de proceso. Tienen gran velocidad de cálculo y capacidad de almacenamiento. Efectúan tres tipos de operaciones: lógicas, aritméticas y de almacenamiento y recuperación de la información.
Atendiendo a su estructura interna se pueden dividir en:
COMPUTADORAS ANALÓGICAS : Manejan señales eléctricas analógicas.
COMPUTADORAS DIGITALES : Manejan señales eléctricas digitales y se programan con lenguajes de programación. Las computadoras digitales se dividen a su vez en:
Supercomputadora : Se utilizan para realizar cálculos que precisan velocidad de proceso. Tienen muchos procesadores que trabajan en paralelo y pueden realizar billones de operaciones por segundo.
Mainframes : Realizan millones de operaciones por segundo y soportan un gran número de estaciones de trabajo (terminales).
Ejemplo:
Convirtamos 20,75(10 a binario:
Parte entera! 20(10= 101100(
Parte decimal! 0,75*2= 1,
Es decir, 20,75(10= 101100,11(
SISTEMA OCTAL : Sistema de numeración de base ocho (números del 0 al 7). Para la conversión de decimal (base diez) a octal se procede de igual manera que con el binario utilizando el ocho en lugar del dos. Para la conversión de octal a binario se utiliza una tabla:
SISTEMA HEXADECIMAL : Sistema de numeración de base dieciséis (números del 0 al 9 y las letras: A(10), B(11), C(12), D(13), E(14) y F(15). Para la conversión a decimal y viceversa usaremos el número 16 siendo los métodos los anteriormente descritos. Al igual que sucede con los octales, para representar números hexadecimales en binario usaremos una tabla:
A= 1010
B= 1011
C= 1100
D= 1101
E= 1110
F= 1111
UNIDADES FUNCIONALES DE LA COMPUTADORA
Introducción
El elemento hardware básico de un sistema de procesamiento de datos se puede estructurar claramente en tres partes diferenciadas en cuanto a sus funciones:
1ª La Unidad Central de Proceso o CPU (del inglés Central Processing Unit).
2ª La Memoria Central.
3ª Las Unidades de Entrada y Salida.
BUS DEL SISTEMA
Controladores : Son procesadores especializados en operaciones de entrada y salida de datos.
Bus del Sistema : Canal de comunicaciones entre todas las unidades del sistema.
CONCEPTOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL BÁSICA
La CPU esta constituida por circuitos de naturaleza electrónica. Podemos analizarlos desde dos puntos de vista: a nivel electrónico o de circuito o a nivel lógico o de conmutación.
Nivel electrónico
Los componentes básicos de los circuitos de la CPU son, entre otros: resistencias, condensadores, diodos y transistores. En su mayoría implementados en circuitos integrados miniaturizados e introducidos en pequeñas cápsulas de silicio configurando los circuitos lógicos (chips).
Estos componentes permiten establecer relaciones entre tensiones de corriente que, combinadas entre sí, producen estructuras físicas con propiedades lógicas elementales. Las señales eléctricas que circulan por una computadora pueden utilizar distintas tensiones que se asocian a los valores del sistema binario. En la mayoría de los casos se asigna 0 lógico a las tensiones de entre 0 y 0,2 voltios; al valor lógico 1 se le asignan tensiones de entre 0,8 y 4,5 voltios. Existen unos valores intermedios (entre 0,3 y 0,7 voltios) llamados zona prohibida.
Tipos de circuitos o puertas lógicas
A B A AND B
A NOT A
Los elementos de la computadora están organizados en estructuras capaces de realizar funciones lógicas de mayor complejidad que las puertas anteriormente descritas. Estas estructuras son los circuitos combinacionales y los circuitos secuenciales.
Circuitos combinacionales : Sus salidas dependen exclusivamente de sus entradas. El más significativo de este tipo es el sumador, el cual realiza la suma en binario de dos números. Su construcción se basa en un circuito llamado semisumador que realiza las sumas en binario considerando el consiguiente acarreo.
A B SUMA ACA.
A B ACA. SUMA ACA.
Circuito complementador. Se utiliza para cambiar un conjunto de bits por sus contrarios, lo que sirve para realizar operaciones de resta mediante un sumador.
Circuito desplazador. Desplaza una posición a la izquierda o a la derecha un conjunto de bits, con lo que se consigue multiplicar o dividir por dos el número representado.
Circuitos secuenciales. Son aquellos cuyas salidas dependen además de por sus entradas, de algún suceso ocurrido con antelación, por lo que necesitan cierta memoria. Los principales tipos de circuitos secuenciales son el reloj y los bioestables.
El reloj se utiliza para sincronizar las operaciones internas por medio de impulsos a intervalos constantes.
Los Bioestables , también conocidos como flip−flop, son circuitos capaces de tomar en su salida dos valores estables que dependen de sus entradas y del estado de su salida en el instante anterior.
UNIDAD CENTRAL DE ROCESO
La Unidad Central de Proceso o UCP es el verdadero cerebro de la computadora y su misión consiste en coordinar, controlar y realizar todas las operaciones del sistema. Para ello extrae una a una las instrucciones del programa que tiene alojado en memoria central, las analiza y emite las ordenes necesarias para su completa realización. Físicamente esta formado por circuitos de naturaleza electrónica. La CPU la forman las siguientes unidades: la Unidad de Control y la Unidad Aritmético lógica.
UNIDAD DE CONTROL
Es el centro nervioso de la computadora, desde él se controlan y gobiernan todas las operaciones. Consta de Contador de Programa, Registro de instrucción, Decodificador, reloj y secuenciador.
BUS DEL SISTEMA
Unidad de Control
Contador de Programa. También llamado Registro de Control del Sistema. Contiene permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. Al iniciar la ejecución de un programa toma la dirección de su primera instrucción. Incrementa el valor en uno cada vez que se concluye una instrucción excepto si la que se va a ejecutar es de ruptura o de salto, en cuyo caso el Contador de Programa tomará la dirección de la instrucción que tenga que ejecutar.
Registro de instrucción. Contiene la instrucción que se esta ejecutando en cada momento. Esta instrucción lleva consigo un código y, en su caso, los operandos o direcciones de memoria de los mismos.
Decodificador. Se encarga de extraer el código de operación de la instrucción en curso (la que está en el Registro de Instrucción). Lo analiza y emite las señales necesarias al resto de elementos para su ejecución a través del secuenciador.
Reloj. Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos (llamados ciclos) a intervalos constantes que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta una instrucción. Por ejemplo, un ordenador con una frecuencia de reloj de 8 Mhz. Procesa 8.000.000 de ciclos de reloj por segundo. Por tanto, la duración de un ciclo es de 1/8.000.000, que es igual a aproximadamente 925 nanosegundos. Las instrucciones que ejecuta un procesador necesitan entre 2 y 206 ciclos de reloj para llevarse a cabo.
Secuenciador. En este dispositivo, también conocido como Controlador , se generan ordenes muy elementales conocidas como micro ordenes que, sincronizadas por los impulsos del Reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la instrucción que está cargada en el Registro de Instrucción.
UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA
Es la unidad encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (suma, resta, multiplicación y división) y de tipo lógico (comparaciones). Para comunicarse con otras unidades funcionales utiliza el denominado Bus de datos. Para realizar su función necesita de los siguientes elementos: Circuito Operacional , Registros de Entrada , Registro Acumulador y Registro de Estado.
UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA
Circuito Operacional. Contiene los circuitos necesarios para la realización de las operaciones con los datos procedentes de los registros de entrada. Este circuito tiene unas entradas de ordenes para seleccionar la clase de operación que se debe realizar en cada momento.
Registros de Entrada. En ellos se almacenan los datos u operandos que intervienen en una instrucción. También se emplean para el almacenamiento de resultados intermedios o finales.
Registro Acumulador. Almacena los resultados de las operaciones llevadas a cabo por el Circuito Operacional. Tiene una conexión directa al Bus de Datos para el envío de los resultados a la Memoria Central o a la Unidad de Control.
Registro de Estado. Se trata de un conjunto de biestables en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieran en la última operación y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones
