Fundamentos de Computación e Informática Algoritmos Profesor : Fernando Espinoza S.

Transcripción

1 Fundamentos de Computación e Informática Algoritmos Profesor : Fernando Espinoza S.

2 Objetivos Principales del Curso Comprender los sistemas computacionales modernos. Desarrollar la lógica de programación del estudiante (Herramientas : pseudocódigo, diagramas de flujo, C#).

3 Fundamentos de Computación e Informática Hardware (Mecamática)

4 Qué es un Computador? Es el conjunto de máquinas electrónicas especializadas (hardware) dependientes de un programa común (software) que permite realizar complejas operaciones matemáticas y lógicas. Es el computador un Sistema?

5 Un computador es un sistema Un computador es un sistema, un conjunto interrelacionado de componentes que ejecutan las funciones básicas de entrada, procesamiento, salida, almacenamiento y control con un solo objetivo : proporcionar INFORMACION

6 Componentes de un Sistema Computacional Unidad central de procesamiento Dispositivos de entrada Ingresan datos e instrucciones a la CPU -Teclado -Mouse -Pantalla sensible al tacto -Escáner óptico Unidad de control interpreta instrucciones y dirige el procesamiento Procesadores de propósito especial Memoria caché Dispositivos de almacenamiento secundario Almacena datos y programas para procesamiento Unidad aritmético-lógica Ejecuta operaciones aritméticas y realiza comparaciones Almacenamiento primario (memoria). Almacena datos e instrucciones de programas durante el procesamiento Unidades de disco magnético y de cinta, discos ópticos, etc. Dispositivos de salida Comunica y registra información -Unidad de presentación visual -Impresora -Respuesta de audio

7 Hardware Elementos Básicos Placa Base Microprocesador Central (CPU) Unidad de Control (UC) Unidad Aritmética y Lógica (ALU) Buses Memoria Periféricos Entrada Salida Almacenamiento Comunicaciones

8 Elementos Básicos

9 Placa Base (mainboard) Elemento principal de todo ordenador, al que se conectan todos los demás aparatos y dispositivos.

10 Slots PCI/ISA PCI son las siglas de Peripheral Component Interconnect (Interconexión de Componentes Periféricos) Se trata de un bus de ordenador estándar de 32/64 bits para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Es común en PC modernas, donde ha desplazado al ISA (Industry Standard Architecture de 16 bits). A diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite configuración dinámica de un dispositivo periférico. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignación de IRQs y direcciones del puerto por medio de un proceso dinámico diferente del bus ISA, donde las IRQs tienen que ser configuradas manualmente usando jumpers.

11 Slot AGP Es un puerto desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI. El bus AGP es de 32 bits como PCI pero cuenta con notables diferencias como 8 canales adicionales para acceso a la memoria RAM. Además puede acceder directamente a ésta a través del NorthBrigde pudiendo emular así memoria de vídeo en la RAM. La velocidad del bus es de 66 MHz. El bus AGP cuenta con diferentes modos de funcionamiento. AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de transferencia de 264 MB/s. AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 528 MB/s. AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de transferencia de 1 GB/s. AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de transferencia de 2 GB/s. Estas tasas de transferencias se consiguen aprovechando los ciclos de reloj del bus mediante un multiplicador pero sin modificarlos físicamente. El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas gráficas, y debido a su arquitectura sólo puede haber una ranura.

12 Ranuras SIMM/DIMM SIMM (siglas de Single In-line Memory Module), memoria RAM que fue utilizada en los sistemas cuyos buses de datos eran de 32 bits o menos. A partir del uso de buses de 64 bits han sido reemplazados por los DIMM. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad. Conector IDE/EIDE La interfaz IDE (Integrated Device Electronics) o ATA (Advanced Technology Attachment) controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) añade además dispositivos como las unidades CD-ROM. IDE significa Integrated Device Electronics --Dispositivo con electrónica integrada-- que indica que el controlador del dispositivo se encuentra integrado en la electrónica del dispositivo.

13 Chipset El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria RAM o la memoria caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB, etc. Pila El BIOS guarda su data sensible (tipo de disco duro, fecha, hora, claves de acceso, etc.) en una memoria del tipo CMOS, de muy bajo consumo y que es mantenida por una pila cuando el sistema queda sin energía (se apaga la PC). Esta pila puede durar entre 2 a 5 años y tiene voltaje de 3.5 V y es muy similar a las del reloj solo que un poco más grande.

14 Microprocesador (CPU) Un microprocesador es un conjunto de circuitos electrónicos altamente integrado para cálculo y control computacional. El microprocesador es utilizado como Unidad Central de Proceso en un sistema microordenador y en dispositivos electrónicos complejos como cámaras fotográficas e impresoras, entre otros. Parámetros significativos de un microprocesador son la frecuencia de reloj a la que trabajan (medida en hercios), su ancho de bus (medido en bits), el tamaño de la palabra (medido en bits) y el tamaño de memoria caché (medido en kilobytes).

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17 Memoria Caché Existen dos tipos de memoria caché : L1 o interna (situada dentro del propio procesador y por tanto de acceso aún más rápido y aún más cara). La caché de primer nivel contiene muy pocos kilobytes (unos 32 ó 64 Kb) L2 o externa (situada entre el procesador y la RAM). Los tamaños típicos de la memoria caché L2 oscilan en la actualidad entre 256 Kb y 2 Mb.

18 Las partes lógicas que componen un microprocesador son, entre otras: unidad de control, unidad aritmético-lógica, registros de almacenamiento, memoria caché y buses de datos, control y dirección.

19 Unidad de Control Las instrucciones se trasladan del almacenamiento primario a la UC en donde se decodifica e interpreta. Esta indica a otros componentes del procesador que realicen las operaciones necesarias para ejecutar la instrucción. Dirige las operaciones de los componentes internos del procesador. Controlar el flujo de los programas, datos de entrada y de salida del almacenamiento primario.

20 Unidad Aritmético Lógica Esta Unidad es la encargada de la ejecución de las instrucciones de operaciones aritméticas y lógicas contenidas en el Programa Almacenado que se está ejecutando. SUMA cuando se trata de operaciones de suma, multiplicación, potenciación RESTA cuando se trata de operaciones de resta, división y raíz cuadrada o raíz a la "n". Realiza comparaciones lógicas del tipo <, >, =, <>, etc.

21 Registros Un registro es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas. Se miden por el número de bits que almacenan: por ejemplo, un registro de 8 bits o un registro de 32 bits.

22 Tipos de Registros Los registros de datos son usados para guardar números enteros. Los registros de memoria son usados para guardar exclusivamente direcciones de memoria. Los registros de propósito general (GPRs o General Purpose Registers) pueden guardar tanto datos como direcciones. Son fundamentales en la arquitectura de las computadoras modernas. Los registros de coma flotante son usados para guardar datos en formato de coma flotante.

23 Buses BUS: Es la circuitería por donde circulan los datos que van y vienen del microprocesador Datos que se han leído o que se van a escribir (entrada/salida). Direcciones: Direcciones desde donde se va a leer (entrada) o donde se va a escribir (salida) Control: Circulan las órdenes de control (entrada/salida)

24 Buses

25 Memoria Como el microprocesador no es capaz por sí solo de albergar la gran cantidad de memoria necesaria para almacenar instrucciones y datos de programa (por ejemplo, WORD y un texto de WORD), se emplean otros circuitos integrados llamados chips de memoria de acceso aleatorio (RAM, siglas en inglés). Existen diversos tipos de memoria de acceso aleatorio. La RAM estática (SRAM) conserva la información mientras esté conectada la tensión de alimentación, y suele emplearse como memoria cache porque funciona a gran velocidad. Otro tipo de memoria, la RAM dinámica (DRAM), es más lenta que la SRAM y debe recibir electricidad periódicamente para no borrarse. La DRAM resulta más económica que la SRAM y se emplea como elemento principal de memoria en las computadoras.

26 La RAM es como un estante con varios casilleros (celdas de almacenamiento), en cada uno de los cuales se colocará un dato. Cada uno de estos casilleros pueden contener (según el diseño interno de la computadora) un grupo específico de bits (llamado palabra) que se transfiere y maneja con una sola operación. Así se tiene máquinas que trabajan con 8 a 64 bits por palabra.

27 Cada localización de palabra tiene asociado un nombre llamado dirección. En la RAM cualquier localización se alcanza especificando su dirección. 0064FDF4 El tiempo para accesar una palabra se llama tiempo de acceso a la memoria, que es fijo y del orden de los nanosegundos (10-9 s).

28 Memoria Memoria interna RAM: Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio). Es volátil. Permite leer y escribir y se pierde al apagar el ordenador ROM: Read Only Memory (memoria sólo de lectura). Es permanente, no puede ser alterada y se utiliza para guardar algunos programas fundamentales para el ordenador. Está asociada a la BIOS. BIOS: Basic Input / Output System. Es una memoria especial que tiene toda la información necesaria para hacer funcionar el ordenador correctamente y gestionar las operaciones de entrada y salida.

29 PERIFÉRICOS

30 De Entrada (Input) De Salida (Output) De Almacenamiento De Comunicaciones

31 Tendencias en las tecnologías de entrada Primera generación Segunda generación Tercera generación Cuarta generación Quinta generación? MEDIOS / MÉTODOS DE ENTRADA Tarjetas perforadoras, Cinta de papel Tarjetas perforadoras Ingreso de datos por medio del teclado Ingreso de datos por medio del teclado Dispositivos apuntadores Escáner óptico Reconocimiento de voz, Dispositivos sensibles al tacto, Reconocimiento de escritura manual TENDENCIA: hacia dispositivos de entrada directos que sean más naturales y fáciles de utilizar

32 Periféricos de Entrada (Input) TECLADO PORTÁTIL

33 TECLADO ENROLLABLE

34 TECLADO VIRTUAL LASER

35 MOUSE Inalámbricos

36 Tendencias en las tecnologías de salida Primera generación Segunda generación Tercera generación Cuarta generación Quinta generación? MEDIOS / MÉTODOS DE ENTRADA Tarjetas perforadoras, Informes y documentos impresos Tarjetas perforadoras, Informes y documentos impresos Tarjetas perforadoras, Informes y documentos impresos, Presentaciones de video Presentaciones de video, Respuestas de audio, Informes y documentos impresos Presentaciones de video, Respuestas de voz, Documentos multimedia hiperenlazados TENDENCIA: hacia dispositivos de salida directos que comuniquen de manera natural, rápida y clara

37 Periféricos de Salida (Output) IMPRESORAS Matricial Láser Inyección de Tinta

38 Tendencias en los medios de almacenamiento primario y secundario Primera generación Segunda generación Tercera generación Cuarta generación Quinta generación? ALMACENAMIENTO PRIMARIO Núcleo magnético Núcleo magnético Núcleo magnético Memoria semiconductora LSI Memoria semiconductora VLSI TENDENCIA: Hacia grandes capacidades utilizando circuitos microelectrónicos más pequeños ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Cinta magnética Tambor magnético Cinta magnética Disco magnético Disco magnético Cinta magnética Disco magnético Disco Óptico Disco óptico Disco magnético TENDENCIA: Hacia capacidades gigantescas utilizando medios magnéticos y ópticos

39 Periféricos de Almacenamiento CD-Writer Zip Tape Backup

40 Periféricos de Comunicaciones Tarjeta de Red Hub

41 Fin