Tema 2: Conceptos básicos. Escuela Politécnica Superior Ingeniería Informática Universidad Autónoma de Madrid

Transcripción

1 Tema 2: Conceptos básicos Ingeniería Informática Universidad Autónoma de Madrid 1

2 O B J E T I V O S Introducción a la Informática Adquirir una visión global sobre la Informática y sus aplicaciones. Conocer y comprender la estructura y funcionamiento de los ordenadores. TEMA 2: CONCEPTOS BÁSICOS 1.1 Términos básicos 1.2 Estructura funcional de los ordenadores 1.3 Funcionamiento de los ordenadores 1.4 Potencia de un ordenador Bibliografía Tema 1: - Introducción a la Informática. 4ª Ed. A. PRIETO, A. LLORIS, J. C. TORRES. (McGraw Hill, 2006). Cap Introduction to Computer Hardware and Data Communications. P.-A. GOUPILLE. (Prentice Hall, 1993). Cap. 1. 2

3 TÉRMINOS BÁSICOS Informática Ordenador Datos Codificación Bit Byte Palabra Instrucción Fichero Programa Lenguaje de programación Hardware (soporte físico) Software (soporte lógico) Interfaz Sistema operativo 3

4 TÉRMINOS BÁSICOS Qué es la Informática? Es un conjunto de disciplina y tecnologías que trata de la adquisición, representación, almacenamiento, tratamiento y transmisión de la información. Estas operaciones se pueden realizar automáticamente utilizando máquinas (sistemas) denominadas computadoras. Informática Proviene del francés: INFORmación y automática. Según la RAE Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores. Ciencia e Ingeniería de las Computadoras Campo de conocimiento que abarca todos los aspectos del diseño y uso de las computadoras. 4

5 TÉRMINOS BÁSICOS Datos Conjunto de símbolos utilizados para expresar o representar un valor numérico, un hecho, un objeto, una idea; en la forma adecuada para ser objeto de tratamiento. Codificación Es una transformación que representa los elementos de un conjunto mediante los de otro, de forma tal que a cada elemento del primer conjunto le corresponda un elemento distinto del segundo. Bit Del inglés BInary digit. Posición o variable que toma el valor 0 o 1. Es la capacidad mínima de almacenamiento de la información en el interior de una computadora. Byte Es el número de bits necesarios para representar un carácter (= 8 bits u octeto) (hasta 256 => 2 8 ). 5

6 TÉRMINOS BÁSICOS Múltiplos: 1 Kilobyte (o KB) = 2 10 Bytes = Bytes 10 3 Bytes 1 Megabyte (o MB) = 2 20 Bytes = Bytes 10 6 Bytes 1 Gigabyte (o GB) = 2 30 Bytes = Bytes 10 9 Bytes 1 Terabyte (o TB) = 2 40 Bytes Bytes 1 Petabyte (o PB) = 2 50 Bytes Bytes 1 Exabyte (o EB) = 2 60 Bytes Bytes 6

7 TÉRMINOS BÁSICOS Instrucción Conjunto de símbolos que representa una orden de operación o tratamiento para la computadora. De transferencia de datos De tratamiento De flujo de control o de bifurcación o saltos Programa Conjunto ordenado de instrucciones que se dan a la computadora indicándole las operaciones o tareas que se desea realice. Lenguaje de Programación Conjunto de símbolos y reglas utilizado para construir o redactar con ellos un programa. De bajo nivel De alto nivel Traductores: Compiladores e Intérpretes. 7

8 TÉRMINOS BÁSICOS Interfaz Conjunto de elementos adaptadores que sirven de comunicación entre dos módulos. Interfaz entre dos programas. Interfaz de usuario: conjunto de instrucciones que hace que un programa o aplicación intercambie información con el usuario del mismo. Hardware (soporte físico) Conjunto de circuitos electrónicos, cables, armarios, dispositivos electromagnéticos, y otros elementos físicos que forman la computadora. Software (soporte lógico) Conjunto de programas (del sistema operativo, de utilidades y de los usuarios) ejecutables por la computadora. Sistema operativo Colección de programas que juntos suministran una interfaz entre el hardware de la computadora y los usuarios, facilitando su uso, y suministra el control adecuado y asignación de recursos del sistema para asegurar un funcionamiento adecuado y eficaz. 8

9 TÉRMINOS BÁSICOS Computadora Máquina capaz de aceptar datos a través de un medio de entrada, procesarlos automáticamente bajo el control de un programa previamente almacenado y proporcionar la información resultante a través de un medio de salida. Componentes de una Computadora HARDWARE SOFTWARE PEOPLEWARE 9

10 ESTRUCTURA FUNCIONAL DE LOS ORDENADORES Vista general de un PC con sus periféricos 10

11 ESTRUCTURA FUNCIONAL DE LOS ORDENADORES Unidad de entrada Unidad de salida Memoria: Memoria central Memoria auxiliar Memoria auxiliar CPU: Unidad aritmético-lógica Unidad de control Memoria central Entrada Unidad de control (UC) Unidad aritmético-lógica (UAL) Salida CPU 11

12 FUNCIONAMIENTO DE LOS ORDENADORES ENTRADA MEMORIA. (15). (16) 50 50, 16. (17) (7) (18) 66 (8) ENT M(16),E (19) (9) ENT M(17),E. (10) CAR A,M(16). (11) SUM A,M(17). (12) MEM M(18),A (13) SAL S,M(18) (14) SALIDA UC ALU 12

13 FUNCIONAMIENTO DE LOS ORDENADORES Diagrama simplificado de una memoria principal de 256 palabras 13

14 FUNCIONAMIENTO DE LOS ORDENADORES Programa escrito en lenguaje de máquina Ejecutar un programa en lenguaje de máquina: 1.- Introducir el programa en memoria 2.- SO pide al ordenador pasar el control a la posición i de memoria 3.- UC repite sucesivamente: Fase de captación de instrucción Fase de ejecución de instrucción 14

15 POTENCIA DE UN ORDENADOR Factores importantes para determinar la potencia de un ordenador: Longitud de palabra Capacidad de almacenamiento Tiempo de ciclo Ancho de banda 15

16 POTENCIA DE UN ORDENADOR Factores importantes para determinar la potencia de un ordenador: Longitud de palabra: una palabra es el conjunto de bits que forma un dato con los que opera la unidad aritmético-lógica (ALU), y coincide, en general, con el número de bits de cada uno de los registros del procesador. La longitud de una palabra es el número de bits que la forman; así si la ALU opera con datos de 32 bits, la longitud de palabra de ese procesador es de 32 bits. Capacidad de almacenamiento: se refiere a las posibilidades de una unidad para almacenar datos o instrucciones de forma temporal o permanente. La capacidad de almacenamiento de la memoria principal y dispositivos de memoria masiva se da en múltiplos de byte (MB, GB, etc.). 16

17 POTENCIA DE UN ORDENADOR Factores importantes para determinar la potencia de un ordenador: Tiempo de ciclo: es el período de la señal de reloj de la unidad de control, y está comprendido entre nanosegundos y varios microsegundos, dependiendo del computador. La frecuencia del reloj (inverso del tiempo de ciclo) suele darse en millones de ciclos/s (MHz) o en miles de millones de ciclos/s (GHz). La ejecución de cada instrucción supone la realización de un conjunto de operaciones elementales consumiendo un número predeterminado de ciclos. Ancho de banda: representa la cantidad de información transferida por segundo entre una unidad y otra. Por ejemplo, decir que el ancho de banda entre la memoria y el procesador es de 133 MB/s, quiere decir que en 1 segundo se pueden transferir 133 MB entre estas dos unidades. 17

18 POTENCIA DE UN ORDENADOR Parámetros para la caracterización de prestaciones de una computadora: Desde el punto de vista de los usuarios interesa una medida más global del funcionamiento de la computadora, que pueda servir para comparar dos equipos diferentes. Dado un determinado programa diremos que una computadora tiene un mayor rendimiento que otra, si la primera lo ejecuta en menos tiempo. Tiempo de Ejecución Es el tiempo que transcurre desde el inicio del programa hasta que finaliza su ejecución. Rendimiento 1 / Tiempo de ejecución. Usualmente: Millones de instrucciones totales del conjunto de programas de prueba (benchmarks) / Tiempo total de ejecución. Medidas: MIPS (Millones de instrucciones por segundo) MFLOPS (Millones de instrucciones en coma flotante por segundo) Conjunto de pruebas: SPEC CPU