TEMA 1.INTRODUCCIÓN Contenido del Tema

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1 TEMA 1.INTRODUCCIÓN Contenido del Tema T E M A Conceptos Básicos 1.2. Evolución histórica 1.3. Estructura básica de un ordenador Hardware y Software Estructura del Hardware Funcionamiento de un ordenador Estructura del Software 1.4. Representación de la información Códigos Sistemas de numeración Códigos de Entrada/Salida Elementos de Programación I Conceptos Básicos INFORMATICA = INFORmación + automática Información: Conjunto de símbolos usados para representar magnitudes, hechos, objetos o ideas. Computadora: Máquina para procesar información. Proceso informático o computación Proceso Informático Información de entrada e instrucciones Computadora Información de salida o resultados

2 Conceptos Básicos Informática como ciencia y técnica Ciencia: Estudio de la información y los métodos para tratarla. Técnica: Estudio y diseño de los ordenadores. Métricas de la potencia de un ordenador. Velocidad Fiabilidad Capacidad de almacenamiento Costo Hardware y Software Componente física o hardware Elementos tangibles del ordenador: Unidad central de proceso Buses Memoria Subsistema de entrada/salida: teclado, ratón, monitor... Componente lógica o software Programas que ejecuta el ordenador. Software de sistema: sistema operativo, compiladores, programas de comunicaciones, bibliotecas estándares. Software de aplicaciones: bases de datos, navegadores, hojas de cálculo, procesadores de texto, juegos,...

3 Estructura del Hardware Memoria Masiva Señales de control Datos e instrucciones Datos e instrucciones ENTRADA Memoria Principal datos e instrucciones Instrucciones Datos Datos SALIDA Unidad de Control Unidad Aritmético- Lógica (ALU) Procesador Central (CPU) Estructura del Hardware Elementos básicos de un ordenador Unidad central Monitor Impresora Ratón Teclado

4 Estructura del Hardware Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad Aritmético-Lógica (ALU). Realiza operaciones. Unidad de Control (UC). Controla la ejecución de instrucciones. Contador de programa, Registro de instrucción, Reloj. Memoria. Almacena información e instrucciones. Principal. Gran velocidad, poca capacidad. Dos tipos básicos: RAM y ROM. Organizada en celdas, accesibles por posición. Secundaria o Masiva. Poca velocidad, gran capacidad. Estructura del Hardware Periféricos. Dispositivos de comunicación con el exterior. Entrada. Recogida de información e instrucciones. Salida. Obtención de resultados. Buses. Señales de datos. Transfieren información e instrucciones. Señales de dirección. Selección de celdas de memoria/periféricos. Señales de control y estado.

5 Funcionamiento de un ordenador Principios de la Arquitectura de Von Neumann. Datos e instrucciones se codifican en dígitos binarios. Tanto instrucciones como datos se almacenan juntos en la memoria del computador. El computador procesa tanto instrucciones como datos. Un programa es una cadena secuencial de instrucciones. Existe una instrucción de bifurcacion condicional (capacidad lógica binaria) que permita mediante un dato elegir entre dos secuencias de instrucciones a ejecutar. Funcionamiento de un ordenador Para ejecutar un programa escrito en lenguaje máquina, lo primero que hay que hacer es introducirlo en la memoria principal: El "cargador" se encarga de introducir el programa en posiciones consecutivas de memoria a partir de una dada "i". Una vez cargado, la UC (unidad de control) pone el registro CP (contador de programa) a "i", para que empiece a ejecutarse el programa.

6 Funcionamiento de un ordenador La UC repite sucesivamente las siguientes fases: a) Fase de captación de la instrucción. Mem (CP) --- (instrucción) ---> UC Incremento de CP b) Fase de ejecución de instrucción, y vuelta a la fase a). Si la ejecución de una instrucción implica saltar a una instrucción distinta a la siguiente, se pondrá el CP al valor de la posición de dicha instrucción, con lo que se cogerá en la siguiente fase a). Estructura del Software Software de aplicación. Usuario Final Programas de usuario. Software de aplicaciones Programas verticales. Software de sistema Paquetes estándar. Hardware Software de sistema. Lenguajes, entornos de programación y traductores. Soporte y sistema de gestión de datos (DBMS). Entorno gráfico de usuario (GUI). Sistema operativo (OS). Rutinas básicas de entrada/salida (BIOS).

7 Evolución Histórica Prehistoria Abaco. Calculadores mecánicos Reglas de cálculo. Calculadora de Pascal. Máquina de Leibnitz. Procesadores mecánicos Tarjetas perforadas de Jacquard. Primer ordenador moderno: Máquina Analítica (Babbage) Primeros programas de ordenador (Ada Byron) Evolución Histórica Tabuladores mecánicos Algebra de Boole Tabuladora de Hollerith ASCC de Aiken

8 Evolución Histórica Primera Generación. Válvulas electrónicas. Avances en la electrónica. Cinta y tambor magnético (Poulsen) Válvula de vacío (Lee de Forest) Principios de Shannon Calculadores electrónicos en la 2ª guerra mundial. Z3 de Zuse, Colossus de Turing Ejemplos: ENIAC. Primer calculador totalmente electrónico. ABC, Mark I, EDSAC, EDVAC, LEO, UNIVAC I, IBM 701 Arquitectura de Von Neumann Evolución Histórica Segunda Generación. Transistores. Nuevas tecnologías en electrónica. Memorias de ferritas y disco magnético rígido Transistor (Shockley) Ejemplos: TXO, IBM-7000, Atlas,... Primeros lenguajes de programación. FORTRAN (Backus) ALGOL (Naur) COBOL (CODASYL) BASIC (Kemeny & Kurtz) PL-I (IBM)

9 Evolución Histórica Tercera generación. Circuitos integrados. Avances en componentes y dispositivos. Circuitos integrados (Noyce & Moore) Terminales de video, impresoras, módem,... Ejemplos: IBM-360, PDP-8, UNIVAC-1108, CDC-6000 Software: Sistemas operativos: OS/360, MVS, VMS, UNIX,... Bases de datos (Codd) Lenguajes de programación estructurados (Dijkstra): APL, Pascal, C,... Lenguajes de programación entrelazados: Forth, Logo,... Evolución Histórica Cuarta Generación. Microprocesadores. Avances espectaculares en microelectrónica. Microprocesadores (Intel) y circuitos LSI. Aparecen los ordenadores personales: Apple, IBM, Sinclair, Amstrad, Commodore, Atari,... Sistemas operativos personales: CP/M, MS-DOS,MacOS,... Ofimática. Procesadores de textos, hojas de cálculo,... Entornos gráficos de usuario: Windows, Next, Motif,... Lenguajes orientados a objetos: ADA, C++,... Multimedia Teleinformática: Redes, Internet.

10 Evolución Histórica Quinta Generación. Inteligencia Artificial. Juego de la imitación de Turing Nuevas arquitecturas de ordenadores Procesamiento paralelo Redes neuronales Nuevas teconologías de materiales Nuevos enfoques en el tratamiento de la información Lenguajes no procedurales: :LISP, PROLOG,... Lenguaje natural Sistemas expertos, sistemas inteligentes. Evolución Histórica Sexta Generación.??????

11 Códigos DATO: Característica de una información expresada en forma adecuada para su tratamiento. Representación de los datos (valores): Valores analógicos. Valores discretos o digitales. Necesidad de convertir los valores analógicos a discretos. Sistema digital: Sistema de N estados estables Dígito: Variable capaz de asumir un estado. Los dígitos se agrupan para representar más estados. Códigos Código: Ley de correspondencia entre valores de información y combinaciones de dígitos de un sistema digital utilizadas para representarlos. Codificación: Información -> Código azul ----> 0 azul ----> 100 verde ----> 1 ó verde ----> 101 rojo ----> 2 rojo ----> 111 Decodificación: Código -> Información azul < azul < verde < ó verde < rojo < rojo < Código binario. Cuando el sistema digital utilizado tiene sólo 2 estados (0,1).

12 Códigos BIT (BInary digit): Unidad elemental de información. Variable lógica que sólo admite dos valores. Agrupaciones de bits: Para N valores hacen falta x bits tal que 2 x - 1 < N <= 2 x BYTE u OCTETO: Agrupación de bits necesaria para representar y almacenar un símbolo de escritura (8). Medidas de la capacidad de almacenamiento: KILOBYTE (KB) 2 10 bytes, MEGABYTE (MB) 2 10 KB, GIGABYTE (GB) 2 10 MB, TERABYTE (TB) 2 10 GB. Sistemas de numeración Sistema de numeración posicional en base "b": Utiliza un alfabeto compuesto por b símbolos o cifras. El valor de cada cifra del número depende de: La cifra en sí. La posición dentro del número. Ejemplo: El sistema decimal (b=10) Alfabeto: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} (10 = Generalizando, para...n 3 n 2 n 1 n 0.n -1 n (b N =...+n 3 b 3 +n 2 b 2 +n 1 b 1 +n 0 b 0 + n -1 b n -2 b (exp. I.1)

13 Sistemas de numeración Sistema de numeración binario. Aquí la base es 2 (b=2) sólo se necesitan dos símbolos : {0,1} Binario Decimal Tabla 1 Sistemas de numeración Conversión de decimal a binario. Se aplica el método de las divisiones y multiplicaciones sucesivas por la base con divisor y multiplicador b = 2. Ejemplo: (10 = (2 Para la parte entera: Para la parte fraccionaria: x 2 x 2 x 2 x

14 Sistemas de numeración Conversión de binario a decimal. Se desarrolla la representación binaria (con b=2) y se opera el polinomio en decimal. Ejemplos: (2 = = 52 ( (2 = = (10 Realmente basta con sumar los pesos (2 i ) de las posiciones (i) en las que hay un 1. Sistemas de numeración Sistema de numeración octal. La base es 8 y el conjunto de símbolos es: {0,1,2,3,4,5,6,7} Conversión de octal a decimal. Se desarrolla el polinomio con b=8 y se opera en decimal. Conversión de decimal a octal. Aplicar el método de divisiones y productos con divisor y multiplicador 8. Conversión rápida de binario a octal. Agrupar cifras binarias de 3 en 3 y transformar con la tabla 1. Ejemplo: (2 = (8 Conversión rápida de octal a binario. Aplicar tabla 1. Ejemplo: (8 = (2

15 Sistemas de numeración Binario Decimal Octal Hexadecimal Sistema de numeración hexadecimal. La base es 16 y el conjunto de símbolos es: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B, C,D,E,F} A B C D E F Tabla 2. Sistemas de numeración Conversión de hexadecimal a decimal. Se desarrolla el polinomio con b=16 y se opera en decimal. Conversión de decimal a hexadecimal. Aplicar el método de divisiones y productos con divisor y multiplicador 16. Conversión rápida de binario a hexadecimal. Agrupar cifras binarias de 4 en 4 y transformar con la tabla 2. Ejemplo: (2 = 25DF.BA (16 Conversión rápida de hexadecimal a binario. Convertir cada cifra hexadecimal mediante la tabla 2. Ejemplo: 1ABC.C4 (16 = (2

16 Sistemas de numeración Resumen de cambios de base ex. I.1 Binario "d y m" Decimal Binario grupos 3 bits Octal "d y m" ex. I.1 "d y m" Decimal ex. I.1 Binario grupos 4 bits ex. I.1 Hexadecimal "d y m" "d y m" Decimal ex. I.1 Códigos de Entrada/Salida Asocian a cada símbolo de la escritura una determinada combinación de bits. Caracteres gráficos. Representan símbolos. Caracteres de control. Son órdenes para controlar los dispositivos de E/S. (p.ej. cambio de línea, pitido, etc.) Para codificar m símbolos distintos se necesitan n bits, siendo n >= log 2 m, donde n???. codigo E/S :a ----> b a = {0,1,2,...,8,9,A,B,...,Y,Z,a,b,...,y,z,*,",/,...} b = {0,1} n Existen muchos códigos normalizados.

17 Códigos de Entrada/Salida Código ASCII. CARACTERES DE CONTROL 0 NUL (nulo) 16 DLE (escape de enlace de datos) 1 SOH (comienzo de cabecera) 17 DC1 (control de dispositivo 1) 2 STX (comienzo de texto) 18 DC2 (control de dispositivo 2) 3 ETX (fin de texto) 19 DC3 (control de dispositivo 3) 4 EOT (fin de transmisión) 20 DC4 (control de dispositivo 4) 5 ENQ (pregunta) 21 NAK (acuse de recibo negativo) 6 ACK (acuse de recibo) 22 SYN (sincronización) 7 BEL (campana sonora) 23 ETB (fin de bloque transmisión) 8 BS (retroceso de un espacio) 24 CAN (anulación) 9 HT (tabulación horizontal) 25 EM (fin de medio físico) 10 LF (cambio de renglón) 26 SUB (carácter de sustitución) 11 VT (tabulación vertical) 27 ESC (escape) 12 FF (página siguiente) 28 FS (separador de ficheros) 13 CR (retroceso del carro) 29 GS (separador de grupos) 14 SO (fuera de código) 30 RS (separador de registros) 15 SI (en código) 31 US (separador de unidades) Códigos de Entrada/Salida CARACTERES GRAFICOS 32 SP P 96 ` 112 p 33! A 81 Q 97 a 113 q 34 " B 82 R 98 b 114 r 35 # C 83 S 99 c 115 s 36 $ D 84 T 100 d 116 t 37 % E 85 U 101 e 117 u 38 & F 86 V 102 f 118 v 39 ' G 87 W 103 g 119 w 40 ( H 88 X 104 h 120 x 41 ) I 89 Y 105 i 121 y 42 * 58 : 74 J 90 Z 106 j 122 z ; 75 K 91 [ 107 k 123 { 44, 60 < 76 L 92 \ 108 l = 77 M 93 ] 109 m 125 } > 78 N 94 ^ 110 n 126 ~ 47 / 63? 79 O 95 _ 111 o 127 DEL