Organización de una computadora EIF200 Fundamentos de Informática Prof. Marlene DL I ciclo 2012
Partes de la computadora Hardware y software. El hardware: parte física, tangible de la computadora. El software: programas, aplicaciones, que contienen instrucciones que la computadora ejecuta. 2
El procesador Figura1: El Procesador. Fuente: Avila, 2008 3
El procesador (UCP o CPU) es el dispositivo que ejecuta las instrucciones del programa a gran velocidad. Segun Ávila la CPU: procesa o manipula de la información almacenada en memoria recupera información desde memoria (datos o instrucciones) almacena los resultados de estos procesos en memoria para su uso posterior. (2008) 4
La UCP consta de: La UC (unidad de control) coordina las actividades de la computadora y determina que operaciones se deben realizar y en que orden. La UAL (unidad aritmético-lógica) realiza operaciones aritméticas y lógicas. (Avila, 2008) 5
El microprocesador Es un chip que controla y realiza las funciones y operaciones con los datos. Reprenta a la Unidad Central de Proceso. La velocidad de un microprocesador se mide en megahercios (MHz). (Avila, 2008) En la Actualidad nos referimos a GHz para indicar la velocidad del microprocesador. Ejm 4.0 Ghz 6
Dispositivos de entrada y salida (E/S) Permiten la comunicación entre la computadora y el usuario. Dispositivos de entrada sirven para introducir datos, para su procesamiento. Los datos leidos en el dispositivo se almacenan en la memoria. Dispositivos de salida representan los resultados, del proceso de los datos. 7
Los dispositivos de E/S y los dispositivos de almacenamiento secundario o auxiliar se conocen con el nombre de dispositivos periféricos, ya que normalmente son externos a la computadora. Estos dispositivos son unidad de discos (Blu ray, CD-ROM, DVDs, Discos duros), videocámaras, llave maya etc. 8
Figura2: Periféricos Fuente: Google, 2011 9
La memoria Según Ávila, la memoria almacena la información. Normalmente, las instrucciones como los datos se almacenan en áreas de memoria distintas y separadas. La memoria se divide en: La memoria principal (central) contiene el programa en ejecución y los resultados de los cálculos, se conoce como memoria RAM. 10
La memoria auxiliar o de almacenamiento secundario consta de dispositivos utilizados para almacenar los datos de modo permanente. El programa se almacena en memoria auxiliar de modo permanente y cuando se ha de ejecutar se transfiere a la memoria central mediante órdenes al sistema operativo. (2008) 11
La memoria central se divide en memoria RAM y memoria ROM. La memoria RAM (Random Access Memory) es volátil (la información almacena(intrucciones o datos) se pierde cuando se apaga la computadora). 12
Para ejecutar los programas o procesar los datos se deben colocar primeramente en la memoria central. Para que el procesador pueda obtener los datos de la memoria central más rápidamente, se utiliza la memoria caché que sirve para almacenamiento intermedio de datos entre el procesador y la memoria RAM. La memoria central esta organizada celdas. El número de celdas depende del tipo y modelo de la computadora; 13
La unidad elemental de memoria se llama byte (8 bits). 14
La memoria ROM (Read Only Memory), es una memoria de solo lectura que contiene instrucciones fundamentales que no se pueden modificar o perder de forma accidental, tales como las instrucciones para cargar el software cuando se enciende la máquina y cualesquiera otras instrucciones que el fabricante requiere que estén accesibles cuando el computador esté funcionando. (Ávila, 2008) LA ROM no es volátil. 15
Existen dos conceptos asociados a cada celda: Dirección esúnica, indica la posición en memoria, por la cual se accede para almacenar o recuperar información. Contenido: información almacenada en una posición de memoria. El contenido cambia mientras se ejecuta el programa. Al almacenar nueva información en una posición, se destruye la información anterior y no se puede recuperar. El contenido de las direcciones de memoria pueden ser palabras de 8, 16, 32 y 64 bits según la computadora. Ejemplo, En una máquina de 16 bits, cada posición de memoria puede alojar 16 dígitos (0 o 1). 16
1 Kilobyte (KB) = 1024 bytes 1 Megabyte (MB) = 1024 Kilobytes 1 Gigabyte (GB) =1024 Megabytes 1 Terabyte (TB) = 1024 Gigabytes 17
Memoria auxiliar (externa) proporciona capacidad de almacenamiento fuera de la UCP y del almacenamiento o memoria principal. (Prieto, 2006) Son dispositivos que actúan como medio de soporte para almacenar los datos, temporal o permanentemente,. Estos dispositivos se clasifican en dos grandes grupos: discos y cintas magnéticas. 18
Los discos Dispositivos formados por componentes electromagnéticos u ópticos que permiten acceso rápido a bloques físicos de datos. La información se registra en la superficie del disco y se accede por medio de cabezas de lectura/escritura que se mueven sobre la superficie. (Prieto, 2006). Los discos magnéticos se clasifican en disquetes, y discos duros. 19
Los discos duros: gran capacidad de almacenamiento ( 400 GB o Terabyte), Suelen estar fijos en los sistemas. Discos duros externos utilizados como copias de seguridad. Discos flexibles (Descontinuados). Actualmente los discos duros son de estado solido. SSD 20
Los discos ópticos difieren de magnéticos en que utilizan un haz de láser para grabar la información. Son resistentes, transportables y compatibles. Los CD hicieron posible el desarrollo de la multimedia. Hay discos de solo lectura CD-R o de lectura y escritura CD-RW. Los DVD son dispositivos de alta capacidad de almacenamiento, interactivos y con total compatibilidad con los medios existentes. (Prieto, 2006). Disco flash (flash disk), memoria movil, alta capacidad, pequeño, conexion puerto USB, barato. 21
Cintas magnéticas son los primeros dispositivos de almacenamiento de datos que se utilizaron y, empleados para almacenar copias de seguridad, medios removibles, fiables y económicos. Poseen gran capacidad de almacenamiento pero tienen la desventaja de ser dispositivos de acceso secuencial, por lo que su rapidez de acceso a los datos es menor que en los discos.. 22
Discos duros virtuales (almacenamiento en la nube) Espacio virtual residente en un sitio Web de Internet, Solución para usuarios o empresas que necesitan más espacio del cual no disponen o accesibilidad. Puede ser gratuito o pagado, Riesgo al depositar información en lugares no controlados por uno mismo. 23
El software Se divide en dos grandes grupos: software del sistema y software de aplicaciones. El software del sistema es el conjunto de programas indispensables para que la máquina funcione. Ejm Software utilitario, el sistema operativo, compiladores / intérpretes (lenguajes de programación), editores de texto. 24
Software de Aplicación: Son programas que realizan tareas concretas. Ejemplo: Programas de contabilidad, Office (word, excel ) 25
Sistema Operativo Dirige las operaciones globales de la computadora, Instruye a la computadora para ejecutar otros programas Controla el almacenamiento y recuperación de archivos. Los sistemas operativos pueden ser: monousuarios, multiusuarios o tiempo compartido, o monotarea o multitarea. 26
Los sistemas operativos más populares son Windows, 7, Windows XP, UNIX, Linux. Adecuados a las necesidades de los usuarios o empresas. 27
Componentes del sistema operativo: kernel del sistema (componente central), Sistema de administración de memoria (asigna un área de memoria para cada programa que se está ejecutando), Administrador del sistema de archivos (organiza y controla el uso de los discos) Controladores de dispositivos (controlan los dispositivos de hardware conectados a la computadora), y Bibliotecas del sistema (contiene todos los tipos de programas utilitarios). 28
Un programa de computadora es un conjunto de instrucciones internas ejecutadas en una computadora para que produzca un resultado concreto. El proceso de escribir un programa o software se denomina programación. 29
Lenguajes de programación Sirven para escribir programas que permitan la comunicación usuario/máquina. (Ávila, 2008). Se utilizan programas llamados traductores (compiladores o intérpretes) que convierten las instrucciones escritas en lenguajes de programación a lenguaje máquina (0,1) que la computadora pueda entender. 30
Tipos de lenguajes de programación: 1. lenguaje máquina. 2. lenguaje de bajo nivel o ensamblador. 3. lenguajes de alto nivel Lenguajes máquina: Lenguajes directamente legible por la máquina. Las instrucciones en lenguaje máquina(codigo maquina) dependen del hardware y difieren de una computadora a otra. 31
Ventajas: 1. Posibilidad de cargar un programa sin necesidad de traducción. 2. Velocidad de ejecución superior. Desventajas: 1. Dificultad y lentitud en la codificación. 2. Poca fiabilidad. 3. Dificultad de verificar y poner a punto los programas. 4. Los programas sólo son ejecutables en el mismo procesador. 32
Lenguajes de bajo nivel son más fáciles de utilizar, pero al igual que el lenguaje máquina, dependen del hardware. El lenguaje de bajo nivel por excelencia es el lenguaje ensamblador Un programa escrito en ensamblador no puede ser ejecutado directamente por la computadora, sino que requiere una fase de traducción al lenguaje máquina. (Ávila, 2008) 33
Figura: Ensamblador Fuente: Avila, 2008 Ventajas: más fáciles de codificar, alta velocidad de cálculo. Desventajas: la dependencia de la máquina,que impide la transportabilidad de los programas, escases de programadores. 34
Lenguajes de alto nivel: son los más utilizados, similar al lenguaje natural, su diseño es más fácil de entender. Los programas escritos no dependen de la máquina por lo tanto son transportables. 35
Ventajas: 1. Tiempo de formación de los programadores es corto. 2. Reglas sintácticas similares a los lenguajes humanos. 3. Modificaciones más fáciles. 4. Reducción del coste de los programas. 5. Transportabilidad. 36
Desventajas: 1. Requieren de un programa traductor. 2. No se aprovechan los recursos internos de la máquina. 3. Incremento en la ocupación de memoria. 4. Mayor tiempo de ejecución. 37
Traductores de lenguaje: son programas que traducen los programas fuente escritos en lenguaje de alto nivel a código máquina. Se clasifican en: 1. Intérpretes. 2. Compiladores. Intérpretes Ejecutan programas en lenguaje de alto nivel directamente. Compiladores: convierten programas en lenguaje de alto nivel, a código máquina. 38
La compilación es el proceso de traducción de programas fuente a programas objeto (traducido a código máquina). Actualmente los traductores utilizados son casi todos compiladores por su mayor eficiencia y rendimiento. 39
Intérpretes: similar a los compiladores, excepto que ejecutan las instrucciones a medida que se traducen, es decir, en vez de producir una copia de un programa en lenguaje máquina que se ejecuta más tarde (lenguajes, Java...), un intérprete ejecuta un programa desde su formato de alto nivel, instrucción a instrucción. 40
El proceso de ejecución de un programa escrito en un lenguaje de programación y mediante un compilador es: 1. escritura del programa fuente con un editor. 2. introducir el programa fuente en memoria. 3. compilar el programa. 4. verificar y corregir errores de compilación. 5. obtención del programa objeto. 6. el enlazador obtiene el programa ejecutable. 7. ejecutar el programa. 41
Historia de los lenguajes de programación COBOL (1960), FORTRAN IV (1961), BASIC (1964), LOGO (1967). Pascal (1971) y C (1972) y Ada (1979), Estos lenguajes seguían el estilo de programación estructurada (secuencial). Surgieron dos estilos o paradigmas de programación: funcional y orientada a objetos. C++ (80s) aparece como lenguaje estructurado con propiedades de orientación a objetos. 42
En 1995 la empresa Sun presenta Java, un lenguaje orientado a objetos y con una funcionalidad muy dirigida a la red Internet. Java y C# son herederos de C++ y C, lenguajes orientados a objetos más utilizados. Visual Basic y VB.Net son lenguajes orientados a objetos, no tan potentes pero sencillos y fáciles de aprender. 43
Referencias Bibliográficas Ávila J. (2008). Crestomatía de temas para EIF200 Fundamentos de Informática. UNA. Prieto A. (2006) Introducción a la informática. (4ta ed). España: McGraw- Hill. 44