Introducción a la PC: Conceptos Básicos y Componentes, Apuntes de Teoría de la Computación

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COMPUTACIÓN TRANSVERSAL

Nivel 1

TEORÍA DE INTRODUCCIÓN A LA PC

GRUPO TEMÁTICO DE INTRODUCCIÓN A LA PC

Coordinador Temático: Ponce, Sergio

Integrantes: Ahmad, Marcelo

Morrone, Leandro

Introducción a la PC

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Breve historia la Computadora Personal

Desde el año 1946 a la actualidad la evolución de las computadoras suele definirse por generaciones pudiéndose mencionar las siguientes:

Primera generación (1946 a 1955)

Características: o Uso de válvulas electrónicas de vacío para procesar información. o Uso de tarjetas perforadas para ingresar los datos y los programas. o Tenían un tamaño muy grande, necesitaban gran cantidad de electricidad, producían gran cantidad de calor y eran muy lentas. o Se comenzó a utilizar el sistema binario para representar los datos.

Segunda generación (1955 a 1964)

Características: o Se remplazaron los tubos al vació por transistores. o Se diseñaron computadoras de menor tamaño, menor consumo eléctrico, más rápidas y eficaces.

Tercera generación (1964 a 1971)

Características: o Uso de circuitos integrados (chips) para procesar información. o Se abarata el costo de fabricación. Las computadoras consumen menos electricidad por lo cual generan menos calor. o Surge la industria del "software".

Figura 2 - ENIAC 1946 (Primer computadora)

Figura 1 - Tarjeta perforada

Figura 3 - IBM 1401 Figura 4 - Transistores

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Cuarta generación (1971 a 1981)

Características: o Se desarrolló el microprocesador (circuito integrado que opera como el “cerebro” de la computadora). o Se desarrollan las primeras computadoras personales o PC (microcomputadoras). o Aparición del diskette como medio de almacenamiento.

Quinta generación (1981 a 1989)

Características o Se masifica el uso de las computadoras personales (PC). o Creación de las primeras laptops (computadoras portátiles). o Aplicación de la Inteligencia Artificial, Robótica y Sistemas Expertos. o Posibilidad de reconocimiento de voz e imágenes. o Los medios ópticos como el CD y el DVD se establecen como estándar para el almacenamiento de video y sonido.

Sexta generación (1990 a la fecha)

Características: o Ingreso de Internet en el mundo doméstico. o Miniaturización de componentes, reducción de costos e incremento en la velocidad de procesamiento. o Uso masivo de dispositivos móviles (laptops, tablets, smartphones, relojes inteligentes, etc.) o Avances en inteligencia artificial, redes neuronales y cibernética. o Integración de servicios de video de alta calidad, voz y otros datos digitales multimedia en tiempo real.

Figure 6 - Commodore 64 (una de las PC más vendidas en los ’80)

Figure 5 - Osborne 1 (una de las primeras computadoras portátiles)

Figure 7 – Sophia (robot con apariencia humana e inteligencia artificial) Figure 8^ –^ Dispositivos móviles

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Procesamiento de datos

Cualquier proceso, sea industrial, biológico, físico-químico, etc., supone materias primas específicas que serán transformadas a fin de lograr un cierto producto requerido. Siguiendo con los tres ejemplos y como se puede ver en la imagen anterior el proceso del primer ejemplo es la operación de la suma, en el segundo caso es el proceso de fabricación del papel y en el tercero es el cálculo estadístico de ventas, vendedores y meses para lograr un resultado. En el caso del procesamiento de datos, se hace referencia a la transformación de un conjunto de datos en otro nuevo.

Sistema Binario

Internamente las computadoras trabajan con el sistema binario. El sistema binario es un sistema de numeración en el que los números se representan utilizando solamente las cifras cero y uno (0 y 1), lo que es perfectamente asimilable a los circuitos eléctricos por donde sí pasa electricidad (1 por convención) o no pasa electricidad (0 por convención).

Figura 2 - Ejemplo de Representación de la palabra HOLA en sistema binario.

Computadora

La computadora es una herramienta diseñada para realizar cálculos a grandes velocidades, con altos niveles de eficacia y precisión. Las computadoras en su interior operan con información digital binaria (se representa mediante números binarios). Por tal motivo se denominan computadoras digitales. De una forma simplista, podemos decir que todo lo que ocurre dentro de una computadora se hace por corriente eléctrica, y ésta puede tener dos estados posibles (hay o no hay). Por lo tanto, la corriente circula por los cables y la misma toma posición “sí” o “no”. Por lo tanto, se ha dado los valores 0 y 1 para indicar el nivel de corriente. Dicho de otra manera, estos valores simbolizan la tensión o no de la corriente. Éste principio junto con una serie de códigos, obviamente binarios, permiten la representación de la información dentro de equipos de este tipo.

Computación

Habitualmente se usa este término casi como sinónimo de informática (del francés informatique - información automática). Es el conjunto de conocimientos científicos y técnicas que permiten el tratamiento automático de la información por medio de computadoras.

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Algoritmo

Es un procedimiento que asegura, a partir de una entrada determinada y mediante un número finito de pasos, una salida requerida (o resolución de un problema).

Figura 3 - Ejemplos de Algoritmos

Archivo

En una computadora, tanto los programas como los datos son guardados en archivos. Si nos encontramos en una fábrica, o una oficina, un archivo es un conjunto ordenado de documentos, dentro de una habitación. En informática es un conjunto de información digital (textos, planillas de cálculos, fotos, etc.) que puede almacenarse en una computadora u otro tipo de dispositivo externo, como por ejemplo pendrives.

Programa

Cuando un algoritmo se traduce en una secuencia de instrucciones (en un lenguaje que entiende la computadora) que se ejecutarán en un determinado equipo, éste se constituye en un programa. Por lo tanto podemos decir que un programa es un método preciso paso a paso para concretar una solución a un problema.

Figura 4 - Ejemplos de programas en diferentes lenguajes.

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101 = F

110 = G

111 = H

Como se observa a medida que vamos utilizando mayor cantidad de bits podemos realizar una mayor cantidad de representaciones. Si realizamos el trabajo de obtener la cantidad de bits que necesitamos para poder representar nuestro alfabeto, llegaremos a la conclusión que con 8 bits vamos a poder realizar todas las combinaciones posibles de 1 y 0 (en total son 256 combinaciones) para poder representar nuestro alfabeto, dígitos y caracteres especiales. De allí surge lo que llamamos BYTE, que es un conjunto de 8 bits, como se indicó anteriormente en este apartado.

Si imaginamos que las combinaciones de 8 bits (1 Byte) para las primeras letras serian:

00000000 = A 00000001 = B 00000010 = C 00000011 = D 00000100 = E 00000101 = F

Y quisiéramos representar la palabra CAFE mediante sistema binario, lo que utiliza la computadora internamente para representar esa palabra seria: 00000010 00000000 00000101 00000100

Separándolo en Bytes (conjunto de 8 bits):

Figura 5 – Ejemplo de representación de la palabra CAFÉ en Sistema Binario

Por lo tanto, decimos que para la palabra CAFE se necesitan 4 Bytes para su representación y almacenamiento, un byte por cada letra.

Ahora bien, así como en la vida diaria, la necesidad de utilizar valores grandes ha producido la creación de representaciones que reduzcan la cantidad de cifras, por ejemplo: Si nos referimos a distancia, seguramente para una distancia corta decimos que un Supermercado se encuentra a 200 metros o 600 metros, pero si la distancia es mayor, sabemos que 1000 metros equivale a 1 Kilometro. Entonces si el supermercado se encuentra más lejos, seguramente diremos que el mismo se ubica por ejemplo a 3 Kilómetros, y no diremos a 3000 metros. Otro ejemplo, es cuando nos referimos a la costa atlántica, si nos encontramos en UNLaM y nos preguntan acerca de algún destino en la costa atlántica de Buenos Aires, diremos que se encuentra entre 350 Kilómetros y 500 Kilómetros, es menos probable que alguien indique esa distancia como 350.000 metros o 500.000 metros.

En las Unidades de medida de informática también surge esa necesidad de la representación de valores grandes con una menor cantidad de cifras. Un comienzo de esa necesidad ya se pudo observar en la necesidad de representar en Bytes en conjunto de 8 bits. A continuación, la tabla de equivalencias con el nombre de la Unidad de medida.

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Tabla de Equivalencias en el Sistema Binario

Nombre Abrev. Factor Bytes B 8 bits Kilobyte KB 1024 bytes Megabyte MB 1024 KB Gigabyte GB 1024 MB Terabyte TB 1024 GB Petabyte PB 1024 TB

Ejemplo 1:

Supongamos que tenemos por un lado Diskettes y Pendrives como se visualiza en la siguiente imagen:

Para tener idea de las equivalencias, hace algunos años se utilizaban diskettes como se visualiza en la anterior imagen y el de tamaño más pequeño (el de color azul) tiene una capacidad de 1,44 MB para almacenar información. Un pendrive como el que se visualiza en la figura 8, supongamos que tiene una capacidad de 512 MB. Entonces, si necesitáramos guardar toda la información que tenemos en el pendrive (512 MB) dentro de diskettes (1,44 MB), al tratarse de la misma unidad de almacenamiento (MB), para conocer cuántos diskettes necesitamos, simplemente realizamos una división, recalcando que solo hacemos una división porque se trata de la misma Unidad de Almacenamiento, en este caso MB. Por lo tanto, la resolución seria: 512 MB (del Pendrive) / 1,44 MB (del Diskette) = 355,55 diskettes. Esto significa que se necesita más de 355 diskettes, o sea 355 más una parte de otro diskette, por lo tanto, siempre que el resultado sea con decimales, necesitamos redondear hacia arriba , porque ese diskette extra hace que en realidad necesitemos 366 diskettes. O sea que la solución es la siguiente:

512 MB (del Pendrive) / 1,44 MB (del Diskette) = 355,55 → 356 diskettes.

Figura 6- Diskettes Figura 7 - Pendrive

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4,7 GB (del DVD) / 0,5 GB (del pendrive) = 9,4 → 10 pendrives.

Opción 2

Vamos a convertir los 4,7 GB a MB. Como la relación de conversión de acuerdo a la tabla descrita anteriormente 1024 MB = 1 GB, por lo que se puede resolver con una regla de tres simple. Si 1 GB es 1024 MB, 4,7 GB ¿cuánto es?

Figura 11 - Conversión de GB a MB

Para resolver esto el cálculo será 4,7 * 1024 / 1 = 4812,8 MB Por lo tanto, un DVD de 4,7 GB equivale a 4812,8 MB. Una vez igualadas las Unidades, en este caso ambos valores se representan en MB (512 MB del pendrive y 4812,8 MB el DVD), como tenemos ambas unidades iguales, simplemente queda dividir: 4812,8 MB (del DVD) / 512 MB (del pendrive) = 9,4 pendrives. Como se puede ver, el resultado es 9,4 como la opción anterior. Por lo tanto:

4812,8 MB (del DVD) / 512 MB (del pendrive) = 9,4 → 10 pendrives.

Unidades de medida de Procesamiento

Con las unidades de medida de procesamiento se mide la velocidad con la que trabaja una computadora, es decir, la cantidad de operaciones por segundo que es capaz de realizar el microprocesador. La unidad utilizada son los hercios (hertzio, hertz). Los valores para esta unidad en informática son: Megahercios (MHz) y Gigahercios (GHz), donde 1 MHz equivale a un millón de operaciones por segundo, y 1 GHz equivale a mil millones de operaciones por segundo.

Nombre Abrev. Factor Megahercios MHz 1.000.000 Hz

Gigahercios GHz 1.000.000 MHz

Unidades de medida Transmisión

También se debe tener en cuenta la velocidad de transmisión de los datos en un período de tiempo, donde se usa como base comúnmente el bit por segundo, o bps.

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Los múltiplos que utiliza aplicados por el Sistema Internacional de medidas son: Kilobit, Megabit y Gigabit, siempre expresado en el término por segundo (ps). Donde 1 Kbps es igual a 1.000 bits por segundo; 1 Mbps es igual a 1.000 Kbits por segundo; 1 Gbps es igual a 1.000 Mbits por segundo.

Nombre Abrev. Factor

Kilobit por segundo Kbps 1.000 bps

Megabit por segundo Mbps 1.000 Kbps

Gigabit por segundo Gbps 1.000 Mbps

Podemos calcular la velocidad de transmisión, por ejemplo, cuando se requiere bajar la información de Internet (para pasarla a Kbps o Kilobits por segundo) simplemente multiplicando el dato que se nos muestra por 8, por lo que una transmisión que se nos indica como de 308 KB/s corresponde a una velocidad de transmisión de 2.464 Kbps, a lo que es lo mismo, 2.64 Mbps.

Cuando nuestro proveedor de internet (Telefónica, Telecentro, Fibertel) nos garantiza una velocidad de descarga de “100 Megas” se está refiriendo a 100 Mbps.

Llevado a un ejemplo, supongamos que quiero saber cuánto tiempo tardaré en descargar de internet una película de 1200 MB, con una velocidad de descarga de 100 Mbps. Lo que primero debo hacer es convertir los 1200 MB en Megabits, multiplicándolo por 8 (1 byte = 8 bits). 1200 MB * 8 = 9600 Megabits (tamaño de la película en bits)

Luego para calcular el tiempo que durará la descarga debemos dividir el tamaño de la película por la velocidad de transmisión: 9600 Megabits / 100 Mbps = 96 segundos.

En la práctica, este tiempo puede variar por diversos motivos: La velocidad de descarga que nos ofrece el proveedor de internet no es constante; la cantidad de dispositivos conectados a internet en la misma red; la distancia al modem Wi-Fi; las características de nuestro hardware; entre otros.

 Le sugerimos ver el video “Conversiones de unidades” en los Contenidos de MIeL.

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✓ Memoria Volátil: Es aquella que, al sufrir una interrupción de suministro energético, se pierde la información que estaba almacenada en ella hasta ese instante. ✓ Memoria No Volátil: Es aquella que no pierde la información almacenada en ellas a pesar de sufrir interrupciones energéticas. Generalmente son programadas por el fabricante y en ellas se encuentra el programa de arranque del sistema.

Según la clasificación detallada anteriormente, podemos hablar de las siguientes Memorias:

Memoria RAM

Es una memoria volátil, con la que cuenta el usuario para trabajar, en ella puede leer y escribir. Es una memoria de acceso al azar, lo que implica que puede accederse a cualquier posición de la misma, en modo directo. Es la memoria de trabajo de la computadora. Por ella pasan programas y datos durante los procesos.

Figura 13 - Ejemplo Calculadora y Bloc de Notas Por ejemplo, cuando ejecutamos la calculadora, el programa que se encuentra ejecutando para poder utilizarla se encuentra en memoria. Lo mismo por ejemplo con el bloc de notas, ese programa se encuentra en memoria y el contenido del archivo también.

Memoria ROM

Es una memoria no volátil, es de lectura solamente, el usuario no puede grabar datos en ella. La información que esta almacenada en la misma, fue escrita en forma fija y permanente por el fabricante. El usuario no puede ingresar a ella y no podrá modificar los datos. Por ejemplo, una calculadora de bolsillo posee una memoria ROM, con los programas que permiten resolver las operaciones previstas para dicha máquina.

 Le sugerimos ver el video “El Hardware y los componentes internos de la PC” en los Contenidos de MIeL.

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Periféricos

También debemos hablar de otros elementos de Hardware llamados Periféricos. Los periféricos son dispositivos externos conectados con una computadora que permiten la comunicación con el ser humano. Permiten la entrada de datos y la salida de información. La clasificación general es:

• Periféricos de Entrada: Teclado, Mouse, Micrófono, Scanner, Cámara, etc.
• Periféricos de Salida: Impresoras, Parlantes, Monitor, etc.
• Periféricos de Entrada/Salida: Lecto-grabadora de DVD, Impresora multifunción (scanner + impresora), auriculares con micrófono integrado, pantalla táctil, etc. Podemos ver que la clasificación es “desde la computadora”, si la computadora nos da información a nosotros a través de un periférico, éste es de salida, si recibe información a través de un periférico, éste es de entrada.

 Le sugerimos ver el video “Periféricos y Tipos de periféricos” en los Contenidos de MIeL.

Periféricos de Entrada

Teclado

Es un dispositivo inspirado en el de las antiguas máquinas de escribir, con la diferencia que los caracteres tecleados se visualizarán en la pantalla en lugar del papel. El teclado se conforma por un conjunto de botones que sirven para ingresar información a la computadora.

Mouse

El mouse es un dispositivo utilizado para facilitar el manejo de un entorno gráfico en una computadora. Generalmente está fabricado en plástico, y se utiliza con una de las manos. Detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie plana en la que se apoya, reflejándose habitualmente a través de un puntero, cursor o flecha en el monitor. El mouse se puede conectar de forma alámbrica (puertos PS/2 y USB) o inalámbricamente (por medio de un adaptador USB se conecta a la computadora y el mouse le envía la información mediante conectividad bluetooth o infrarrojo). Su objetivo principal o más habitual es permitir seleccionar distintas opciones en la pantalla, con uno o dos clics, mediante pulsaciones en algún botón o botones, o desplazamiento mediante una rueda (scroll).

Trackball

El trackball es como un mouse invertido. El concepto parte de la idea de mover el puntero, no el dispositivo, por lo que se adapta para presentar una bola, de tal forma que cuando se coloque la mano encima se pueda mover sin necesidad de desplazar toda la mano. Este tipo ha sido muy útil por ejemplo en la informatización de la navegación marítima.

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Periférico de Entrada / Salida

Los dispositivos de Entrada/Salida son aquellos que permiten tanto el ingreso como la salida de información a la computadora.

Pantallas sensibles al tacto

Son muy eficaces cuando los usuarios no están familiarizados con la computadora y sus periféricos. Son las utilizadas en los teléfonos celulares (smartphones), TPVs (terminal de punto de venta), en cajeros automáticos y PDAs (personal digital assistant).

Headset

Los headset son una combinación de auriculares (dispositivo de salida de audio) con micrófono (dispositivo de entrada de audio). Son utilizados comúnmente en call centers, conferencias vía internet o en juegos de computadora, ya que permite comunicarse sin utilizar las manos y mientras operar la computadora.

Los medios de almacenamiento secundario o auxiliar (disco rígido, pendrive, CD) NO SON considerados periféricos, sino que son Medios de Almacenamiento , es decir, el soporte donde los periféricos o la computadora graban los datos. Así como el papel es el soporte donde la impresora graba texto o imágenes, un CD es el soporte donde la grabadora de CD guarda información digitalizada.

Los medios de almacenamiento secundario permiten que la computadora registre información en forma semipermanente, para que pueda ser leída después por la misma computadora o por otro dispositivo.

Los dispositivos de almacenamiento se pueden clasificar de acuerdo al modo de acceso a los datos o de acuerdo al modo que almacenan/recuperan la información:

Dispositivos de almacenamiento por medio Magnético

Diskettes

Si bien actualmente están en desuso por haber sido desplazado por soportes más prácticos y de mayor capacidad, en particular por los pendrives, su tecnología fue un paso importantísimo en el almacenamiento de información y merece ser analizada. El diskette, es un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos formado por una pieza circular de un material magnético que permite la grabación y lectura de datos. Es fino y flexible, el mismo se encuentra encerrado en una carcasa fina cuadrada o rectangular de plástico. Se emplearon los de 3 ½ o 5 ¼ pulgadas.

1. Tamaño del diskette 5. Disco de papel
2. Abertura central 6. Disco magnético
3. Protector deslizante 7. Sector de una pista
4. Casco plástico

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Disco Rígido

El disco rígido o disco duro (HDD) es el encargado de almacenar la información de forma persistente en una computadora. Consiste de uno o más discos que giran continuamente a gran velocidad y un cabezal que lee y escribe los datos en los discos. Los discos rígidos se ubican dentro de la computadora, pero también existen discos externos que pueden conectarse a ella mediante cable USB.

Dispositivos de almacenamiento por medio Óptico

Un disco óptico es un medio de almacenamiento de datos que consiste en un disco circular en el cual la información se codifica, guarda y almacena haciendo surcos microscópicos con un láser sobre una de sus caras. Fueron los dispositivos que reemplazaron a los diskettes por su bajo valor económico y alta capacidad de almacenamiento. Son generalmente utilizados para guardar música y películas, pero en ellos se puede almacenar cualquier tipo de archivo digital.

CD-ROM

Poseen una capacidad de almacenamiento de 700 MB. Existen dos tipos de CD: los CD-R que pueden ser leídos muchas veces, pero su contenido no puede ser modificado, y los CD-RW que permiten ser regrabados.

DVD-ROM

Es un disco compacto con capacidad de almacenar 4.7 GB de datos en una cara del disco, un aumento de más de 7 veces con respecto a los CD-R y CD-RW. Las unidades reproductoras de DVD también son capaces de leer los formatos de discos CD-R y CD-RW. Entre las aplicaciones que aprovechan la gran capacidad de almacenamiento de los DVD-ROM tenemos las películas de larga duración y los juegos basados en DVD que ofrecen videos de alta resolución.

Blu-ray disk

Es un disco óptico de nueva generación que posee una capacidad de almacenamiento de 25 GB, empleado para videos o películas de alta resolución (HD).

Dispositivos de almacenamiento por medio Electrónico

Memorias flash

Los dispositivos de almacenamiento por medio electrónico son los que más han evolucionado en relación al desarrollo de almacenamiento de información. Se conocen también como memorias de estado sólido, puesto que son circuitos electrónicos que no necesitan moverse para leer o grabar información. Los mismos se pueden encontrar en pendrives , tarjetas de memoria para celulares o cámaras digitales (SD, micro-SD) y discos de estado sólido (SSD).