Introducción a la Computación

Transcripción

1 Introducción a la Computación Bruno Lara Guzmán Departamento de Computación, Facultad de Ciencias 16 de agosto de 2013

2 Temario I historia arquitectura de una computadora sistemas de numeración

3 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas problemitas dos trenes se encuentran a 300 km en la misma via, viajando en la misma dirección uno va a 90 km/hr el otro a 60 km/hr una mosca vuela a 150 km/hr cuanto vuela la mosca que esta parada en una de las maquinas, vuela a la otra, regresa, hasta que los trenes chocan

4 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas computación porque? para que? que esperamos?

5 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas computación estudio de procesos sistematicos que describen y transforman información teoría analisis diseño eficiencia implementación aplicación

6 un poco de historia

7 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas abaco uno de los primeros dispositivos mecanicos aprox 1200 A.C. en china se usa para contar

8 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas diferentes tipos de abacos

9 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Wilhelm Schickard ( ) pensador aleman enseño astronomia y matematicas primera calculadora mecanica

10 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Wilhelm Schickard ( ) + y - automatico * y / semi-automatico

11 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Blaise Pascal ( ) cientifico frances matemático y fisico

12 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Pascalina solo + y - engranes similar a un odometro mala tecnologia de su tiempo

13 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Charles Babbage ( ) matemático ingles primer flojo computadoras de vapor maquina diferencial -producción de tablas maquina analitica observations on the application of machinery on the computation of mathematical tables

14 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas maquina analítica unidad de procesamiento -el molino- almacenamiento de programas numéricos tarjetas perforadas como entrada salida - impresión - trabajaba mediante engranes y palancas

15 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Charles Jacquard frances tejidos

16 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas maquina tejedora maquina tejedora teje los patrones codificados en una tarjeta perforada

17 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Howard Aiken harvard university IBM automatic sequence controlled calculator (ASCC), tablas matemáticas

18 MARK 1 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas switches, relevadores, ejes rotativos, y clutches contaba con mas de 750,000 componenentes 15 mts de largo, 2.40 de alto y pesaba 5 tons x dos numeros en 6 seg. y / en 12 seg

19 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas ENIAC universidad de pensylvania Electronic Numerical Integrator And Calculator John Mauchly y John Eckert

20 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas ENIAC ocupaba todo un sótano tenía más de tubos de vacío, consumía 200 KW de energía eléctrica requería todo un sistema de aire acondicionado realiza cinco mil operaciones aritméticas en un segundo

21 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Von Neuman ( ) matemático de Princeton EDVAC -Electronic Discrete Variable Automatic Computer- cuatro mil bulbos memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos

22 tomada de descripciones del sistema nervioso un programa y datos que usa se almacenan en memoria que ordenaba y unia números en una lista una operación despues de la otra a diferencia de ENIAC que usaba aritmetica decimal Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas Von Neuman ( ) contribuciones notación para describir los aspectos lógicos set de instrucciones para EDVAC concepto de programa almacenado primer programa almacenado la nocion de operación serial aritmetica binaria para guardar y manipular instrucciones

23 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas primera generación tubos de vacío lenguaje máquina grandes y costosas mainframes

24 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas primera generación UNIVAC (UNIversAL Computer) primera compu comercial 1000 palabras de memoria central lectura de cintas magnéticas censo de 1950

25 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas segunda generación circuitos de transistores cintas magneticas de I/O memoria magnetica lenguajes de alto nivel reduccíon del tamaño y aumento de la capacidad de procesamiento

26 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas tercera generación sistema operativo circuitos integrados discos de I/O minicomputadoras IBM produce la serie 360

27 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas cuarta generación microprocesadores y microcomputadoras, mercado industrial revolución informática circuteria de integración a gran escala (LSI, VLSI) almacenamiento virtual

28 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs primera microcomputadora de uso masivo el comienzo de Apple

29 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas ventas ,000 computadoras personales ,400,000 entre 1984 y millones

30 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas aplicaciones procesadores de palabras hojas electrónicas de cálculo paquetes gráficos

31 Solución de problemas con computadora Computadoras y Programas quinta generación RISC - reduced instruction set computers paralelismo masivo almacenamiento optico supercomputadoras

32 un poco de computadoras

33 arquitectura Estructura principales funciones leer entrada escribir salida llevar a cabo operaciones controlar la secuencia diskette, raton, teclado monitor, diskette, impresora aritmeticas, comparasiones

34 arquitectura Estructura

35 arquitectura Estructura maquina Von Neumann arq que utiliza el mismo dispositivo para almacenar datos e instrucciones unidad aritmético-lógica o ALU unidad de control memoria dispositivo de entrada/salida bus de datos

36 arquitectura Estructura maquina no Von Newmann arq que utiliza dispositivos fisicamente separados para almacenar datos e instrucciones arquitectura Harvard MARK 1 instrucciones en cintas perforadas y datos en interruptores ambas memorias tiene buses de acceso posibilidad de lectura simultanea

37 arquitectura Entrada-salida entrada teclado ratón scanner micrófono lector de código de barras cámara digital cámara de video cámara web joystick lápiz óptico tarjetas perforadas CD-ROM DVD-ROM

38 arquitectura Entrada-salida salida monitor impresora láser bocinas fax

39 arquitectura Entrada-salida duales pantalla táctil (touch screen) disco duro disco flexible dispositivos de almacenamiento

40 arquitectura Memoria ejecución previo a ejecución, un programa se carga en la memoria cualquier dato a procesar por el programa se debe llevar a la memoria mediante instrucciones

41 arquitectura Memoria memoria unidad elemental byte 1 byte 8 bits 1 bit 1 dígito (0 o 1) caracter alfanumérico se almacena en un byte

42 arquitectura Memoria tipos de memoria RAM random access memory -lectura y escritura- ROM read only memory -solo lectura-

43 arquitectura Memoria tipos de memoria RAM DRAM (Dynamic Random Access Memory) memoria de trabajo (también llamada RAM o volátil) organizada en direcciones que son reemplazadas muchas veces por segundo se pierde al interrumpir el suministro eléctrico. EDO (Extended Data Output) velocidades de hasta 45ns. SDRAM (Synchronous DRAM) sincroniza con el reloj del procesador obtiene información en cada ciclo de reloj

44 arquitectura Memoria tipos de memoria RAM RDRAM (Rambus DRAM) bastante rápida gran ancho de banda muy buena para gráficos NINTENDO 64 DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) mas rápida que la SDRAM consume menos voltaje. SGRAM (Synchronous Graphic RAM) uso en tarjetas gráficas

45 arquitectura Memoria tipos de memoria ROM ROM (Read Only Memory) memoria de semiconductor no destructible (no se puede escribir sobre ella) también memoria no volátil almacena la configuración del sistema o el programa de arranque de la computadora EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) correge errores de última hora en la ROM usuario no la puede modificar borrada por exposición a luz ultravioleta

46 arquitectura Memoria tipos de memoria ROM EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) se puede borrar y volver a programar por medio de una carga eléctrica cambios de un byte de información a la vez MEMORIA FLASH tipo de memoria EEPROM, ROM-BIOS USB keys o memory cards

47 arquitectura Memoria estado memoria datos individuales instrucciones operacionalmente locaciones con nombres unicos cada uno identificado con una variable del programa

48 arquitectura Memoria operaciones en la memoria aritmeticas + - / relacionales (logicas) - comparaciones movimiento (asignación) control - variación de secuencia de pasos -

49 sistemas de numeración

50 sistema numerico conjunto de reglas y simbolos que se utilizan para representar datos numéricos sistema numerico debe permitir formar todos los numeros validos en el sistema

51 posicionales el valor de los símbolos que componen el sistema depende del valor que se les ha asignado y de la posición que ocupan en el número no posicionales el valor de los símbolos que componen el sistema es fijo y no depende de la posición del símbolo dentro del número

52 valor el valor de un símbolo depende tanto del símbolo utilizado como de la posición que este ocupa en el número base número de símbolos permitidos en un sistema numerico posicional

53 sistema númerico decimal

54 teorema fundamental de la numeración N = d n...d 1 d 0, d 1 d 2 d 3...d k = d n b n +...+d 1 b 1 + d 0 b 0,+d 1 b 1...+d k b k N = n i= k d i b i b: base, numero de simbolos d: simbolo cualquiera n: no de símbolos de la parte entera k: no de símbolos de la parte decimal

55 sistema decimal de numeración N = d n...d 1 d 0, d 1 d 2 d 3...d k = d n 10 n +...+d d ,+d d k 10 k N = n i= k d i 10 i

56 sistema decimal de numeración 1492, 36 = ,

57 sistema binario de numeración N = d n...d 1 d 0, d 1 d 2 d 3...d k = d n 2 n +...+d d 0 2 0,+d d k 2 k N = n i= k d i 2 i

58 sistema binario de numeración 1001, 01 = ,

59 sistema númerico decimal 2 5 = = = = = = = 0,5 2 2 = 0, = 0, = 0, = 0,03125

60 sistema binario de numeración 1001, 01 = , ,+0 0,5+1 0, ,5+0,25 = 9,75

61 decimal a binario 34/2 = 17 resta 0 17/2 = 8 resta 1 8/2 = 4 resta 0 4/2 = 2 resta 0 2/2 = 1 resta 0 1/2 = 0 resta =

62 decimal a binario 0,828125x2 = 1, ,656250x2 = 1, ,31250x2 = 0,6250 0,6250x2 = 1,250 0,250x2 = 0,50 0,50x2 = 1,0 0, = 0,

63 equivalencias decimal binario hexadecimal octal A B C D E F 17