Introducción a la Informática

Unidad didáctica 1 Introducción a la Informática

1.- Introducción. La Informática, en sus comienzos, surge como una ayuda para realizar trabajos rutinarios y repetitivos, generalmente de cálculo y gestión de información. Por ejemplo, gestionar la información del censo de un país o controlar las operaciones en una entidad bancarias. El término Informática se creó en Francia hacia el año 1962 bajo la denominación Informatique y procede de la combinación de las palabras Information Automatique. Posteriormente fue reconocido por el resto de países, siendo adoptado en España en 1968 bajo el nombre de Informática, y, lógicamente, procede de la contracción de Información Automática. En los países anglosajones, en cambio, se conoce con el nombre de Computer Science. 2.- Definición de Informática. La definición más extendida es la siguiente: Informática: ciencia que se ocupa del tratamiento automático y racional de la información. Se dice que el tratamiento es automático por ser máquinas (ordenadores) las que realizan las tareas de obtención, proceso y presentación de la información, y se denomina racional por estar todo el proceso definido a través de programas que siguen el razonamiento humano. Ordenador, computador o computadora, es una máquina compuesta de elementos, en su mayoría de origen electrónico, capaz de realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con gran precisión, siempre que se le den las instrucciones adecuadas. Por tanto, los ordenadores son aparatos integrados por un conjunto de máquinas y dispositivos que trabajan de manera sincronizada para procesar automáticamente la información. Un ordenador realiza cuatro tareas fundamentales: Recibir información. Almacenar información: guarda los datos proporcionados y los resultados de sus operaciones. Procesar información: realiza cálculos y operaciones a partir de los datos proporcionados. Proporcionar información: devuelve la información solicitada. La informática se sustenta en tres pilares básicos, que son: - El elemento físico (hardware). - El elemento lógico (software). - El elemento humano (personal informático). Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 1

3.- El hardware El hardware es el elemento físico de un sistema informático, es decir, todos los materiales que lo componen, como el propio ordenador, los periféricos, los cables, los soportes de la información y, en definitiva, todos aquellos elementos que se pueden tocar. 3. 1.- Estructura básica de un ordenador. 3.1.1.- Unidad Central de Proceso (CPU, Central Process Unit): unidad que se encarga del control del ordenador, coordina y realiza todas las operaciones del sistema informático, procesando para ello las instrucciones. Consta de los siguientes elementos: Unidad de Control (UC, Control Unit): unidad que controla al resto de las unidades, generando las señales necesarias para activar los distintos elementos del ordenador en función de las instrucciones. Unidad aritmético-lógica (ALU, Arithmetic- Logical Unit): unidad que realiza todas las operaciones elementales de tipo aritmético y de tipo lógico. Registros: memoria interna del procesador que proporciona datos a la unidad aritmético- lógica y en la que se almacena el resultado de sus operaciones. 3.1.2.- Memoria Interna: es la unidad encargada de almacenar los programas y los datos necesarios para que el sistema informático realice un determinado trabajo. Hay varios tipos de memorias: a) De solo lectura: Memoria ROM (Read Only Memory, memoria de solo lectura): es una memoria que se graba en el proceso de fabricación y no se puede modificar, pero se puede leer cada posición las veces que se quiera. Se emplea para almacenar información sobre la configuración del sistema, programas de arranque o inicio, soporte físico y otros programas que no precisan de actualización constante. Por ejemplo, contiene instrucciones de lo que hay que hacer cuando el usuario pulsa una tecla del teclado o cuando enciende el ordenador. Hay otros tipos de memorias ROM, como las memorias PROM (Programmable Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable Read only Memory) y EEPROM (Electricaly Erasable Read Only Memory), que se puede programar o reprogramar, mediante un proceso especial, posteriormente a la fabricación. Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 2

b) De lectura y escritura: Memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio): es la memoria principal, donde se sitúan los datos y los programas con los que se trabaja. Se llama así porque el procesador accede a la información que está en cualquier punto de la memoria sin tener que acceder a la información anterior y posterior. Hay dos tipos básicos que difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos: La DRAM (Dynamic Random Acces Memory, RAM dinámica) La SRAM (Static Random Access Memory, RAM estática). La DRAM necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la SRAM no necesita ser refrescada tan a menudo, lo que la hace más rápida, pero también más cara y se conoce como memoria Caché. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación. Un caché es un sistema especial de almacenamiento de alta velocidad donde se guarda información, datos, o direcciones a las que el usuario accede con frecuencia. Puede ser tanto un área reservada de la memoria principal como un dispositivo de almacenamiento de alta velocidad independiente integrado en el microprocesador. c) Memoria de configuración: BIOS (Basic Input/Output System, sistema básico de entrada y salida): es un tipo de firmware que localiza y prepara los componentes electrónicos o periféricos de una máquina, para comunicarlos con algún sistema operativo que la gobernará. Para ello, al arrancar, la máquina cargará ese sencillo programa en la memoria RAM del aparato. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, semiconductor complementario de óxido metálico): es un tipo de memoria que en los ordenadores se utiliza para guardar datos básicos de hardware y de configuración, como, por ejemplo, cuantos discos duros hay y de qué características, o la fecha y la hora. Para que esa información se mantenga, es preciso que la CMOS siempre tenga corriente eléctrica, esto se consigue con una batería que está integrada en la placa base. 3.1.3.- Buses: canales (cables. circuitos electrónicos, etc.) por los cuales las instrucciones, datos y señales de control viajan entre las distintas unidades del ordenador. Bus de datos: por donde viajan los datos externos e internos del microprocesador. Bus de dirección: por donde viaja la información sobre la localización de la dirección de memoria de un dato o dispositivo concreto. Bus de control: por donde se controla el intercambio de información entre la unidad central y los periféricos. Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 3

3.1.4.- Periféricos de entrada y salida: son dispositivos externos que se conectan al ordenador permitiéndole la comunicación con el usuario. De entrada: son dispositivos que permiten introducir datos y programas al ordenador. Además preparan la información para que la máquina pueda entenderla de forma correcta. Ejemplo: teclado, ratón, escáner, lápiz óptico, lector de código de barras, etc. De salida: son dispositivos que muestran al usuario el resultado de los procesos que se realicen en el sistema informático. Ejemplo: monitor, impresora, plotter, etc. De entrada/salida y/o almacenamiento: Son dispositivos que permiten aportar simultáneamente información al ordenador y al usuario. Ejemplo: módem, disquete, CD-ROM, DVD-ROM, memoria USB, etc. 3.2. Elementos de un ordenador. 3.2.1.- Placa base: chapa hecha de un material sintético con un circuito eléctrico impreso al que se conectan la mayoría de los dispositivos del ordenador. 3.2.2.- Microprocesador: dispositivo que realiza las funciones de la CPU. Aporta la velocidad necesaria para el perfecto manejo de los datos. A mayor velocidad, mayor será su precio en el mercado. Hay que distinguir entre: Velocidad interna, es la velocidad a la que funciona el microprocesador (450 MHz, 1 8 GHz, 3 GHz, etc.). Velocidad externa o del bus: velocidad a la que se comunica el microprocesador y la placa base (33 MHz, 66 MHZ, 133 MHZ, 233 MHz, etc.). 3.2.3.- El Chipset: es un circuito, integrado en la placa base, que ayuda al microprocesador a controlar los componentes de dicha placa. Los dos chips más importantes son: Puente norte: es el que más trabaja, por eso suele estar cubierto por un disipador de calor. Es el mas próximo al microprocesador y le ayuda a controlar la memoria RAM, la tarjeta gráfica y el puente sur. Puente sur: suele estar en el lado opuesto al microprocesador. Controla la conexión con los periféricos (ratón, teclado, ) y las otras tarjetas (sonido, red, ). También controla la administración de la energía de la placa. Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 4

3.2.4.- Ranuras de conexión. Zócalo o soporte (socket) del microprocesador. Para las tarjetas de memoria RAM. (pueden ser DDR, DIMM, ) IDE, para conectar el disco duro, la disquetera y el CD-ROM a la placa base. AGP (Puerto gráfico acelerado): para conectar la tarjeta gráfica. PCI (Interconexión de componentes periféricos): para conectar tarjetas de expansión (módems, tarjetas de sonido, ) Puertos externos para conectar monitor e impresora. Puertos para ratón, teclado y USB. Conexión de la fuente de alimentación, formato ATX. 3.2.5.- Tarjetas de expansión: dispositivos que permiten adaptar las características de la placa base a las necesidades del usuario. Ejemplo: tarjeta gráfica o de video, de sonido, MODEM, etc. 3.2.6.- Placa de Memoria dispositivo en el que el ordenador guarda los datos que se están utilizando en cada momento. El funcionamiento de un programa y del ordenador es proporcional a la cantidad de memoria que tenga. 3.2.7.- Puertos de comunicación: dispositivos que permiten conectar los periféricos al ordenador. Conector PS2: tiene forma redondeada. Los hay para el teclado (morados), y para el ratón (verdes). Puerto USB: Pequeño y rectangular. Permiten conectar dispositivos en caliente (sin apagar el ordenador). Están sustituyendo a los puertos serie y paralelo. Se conectan impresoras, escáneres, módems, etc. Puerto serie: conector macho. Reconocidos por el ordenador por COM1 y COM2 (si tiene 2). La función es idéntica a la de los puertos USB pero no permiten conectar en caliente. Puerto paralelo: conector hembra con forma rectangular formado por 25 pines, es el más largo de la CPU. Reconocido por el ordenador como LPT1 y LPT2 (si tiene 2) Se conecta a él la impresora y el escáner. Conector de red: Permite interconectar ordenadores. Conector de vídeo: conector hembra más pequeño de la CPU con tan solo 15 pines. Se conecta a él el cable por el que circula la información que se visualiza en el monitor. Conector de sonido: dependiendo de la tarjeta que posea el ordenador hay distintas entradas para dispositivos como auriculares, puerto para juegos (joystick), micrófonos, etc. 3.2.8.- Fuente de alimentación: transformador para adaptar la corriente eléctrica. Suele tener un conector macho y otro hembra y un ventilador. Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 5

4.- Algunas unidades. Características Unidad Múltiplos Velocidad del Reloj de los Herzio (Hz) KHz, MHz, GHz procesadores Información bit (b) - 0 ó 1 Byte (B) - grupos de 8 bits (Memorias o trasferencia de KB = 1024 B MB = 1024 KB datos) GB = 1024 MB TB = 1024 GB Resoluciones gráfica píxel Mpixel. (puntos de color) Velocidades de trasmisión de datos bps (bits por segundo) Bytes por segundo (B/s), Kbps, Mbps, Gbps Resolución de Impresión ppp (puntos por pulgada) Velocidades de impresión ppm (páginas por minuto) 5.- El elemento lógico (software) El software son todos los elementos lógicos necesarios para que el ordenador pueda realizar las tareas que se le encomienden. Es decir, ideas, datos, informaciones, órdenes sobre las mismas, programas y aplicaciones informáticas que hacen que funcione el hardware. 5.1. Cómo se representa la información en los ordenadores? En un ordenador la información va fluyendo entre los periféricos, la CPU y la memoria. El lenguaje que los ordenadores utilizan para procesar esa información se llama código binario. Ese código depende de si en un momento dado un circuito electrónico está abierto o cerrado. Cada circuito puede encontrase en dos estados: o pasa corriente, o no. Si pasa corriente, circuito en ON, se representa con un 1, y si no pasa, circuito en OFF, se representa con un 0. Con un solo dígito se representan dos posibles estados. A este dígito binario se le conoce como bit (binary digit). En nuestro sistema de numeración decimal se utilizan 10 símbolos (del 0 al 9), pero los ordenadores solo reconocen dos de ellos: el 0 y el 1. Cualquier número decimal tiene su traducción al binario y viceversa. Para pasar un número decimal a binario se divide por 2. Si el cociente de la división es mayor que 1 se vuelve a dividir por 2 y así sucesivamente. Cuando se haya terminado se obtendrá el binario tomando el cociente de la última división como primera cifra y el resto de cada división comenzando por la última división realizada. Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 6

Para hacer la conversión inversa, se realiza una suma de potencias de 2. Comenzando desde la derecha del número binario se van tomando las cifra y se multiplican por la potencia de 2 elevado a n, siendo n un número natural entero. El valor de n en la primera multiplicación será cero y sucesivamente irá incrementando su valor en una unidad por cada multiplicación que se realice. Ejercicios 1.- Pasa del sistema decimal al binario los siguientes números: 25, 76, 52, 124, 259, 1.015. 2.- Al sistema decimal los siguientes números binarios: 1001, 101101, 100001. 3.- Completa la siguiente tabla: Binario 1111110 1101 100001111 Decimal 49 87 93 5.2. Código ASCII Los bits se agrupan de ocho en ocho, formando una unidad superior de información llamada byte. Las combinaciones posibles de estos ocho bits dan lugar a 256 representaciones diferentes, o lo que es igual 256 bytes. Para saber cuántos estados posibles se pueden representar con n bits hay que calcular 2 n. Cada uno de estos bytes se asocia a un símbolo del ordenador. El código ASCII relaciona los 128 primeros bytes con unos símbolos universales, utilizados por todos los ordenadores. Los otros 128 bytes quedan libres para que cada máquina los utilice de forma específica. Ejercicios 4.- Cuántos megabytes son 2.000.000 bytes Y 10.253 KB? Y 20 GB? 5.- Cuántos kilobytes tienen 2 MB? Y cuántos bits? 6.- Cuántos estados se pueden representar con 3 bits? Y con 10 bits? Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 7

5.3. Conceptos básicos a) Archivo o fichero: conjunto de datos e información del mismo tipo que se almacena y organiza de forma estructurada para permitir la recuperación de un elemento o dato individual. b) Programa: conjunto de órdenes que se dan a una computadora para realizar un proceso determinado. c) Algoritmo (del matemático persa Al-Juarismi) es un conjunto preescrito de instrucciones o reglas bien definidas, ordenadas y finitas que permite realizar una actividad mediante pasos sucesivos que no generen dudas a quien deba realizar dicha actividad. d) Codificación del software: es lo que comúnmente se conoce como programación; que consiste, esencialmente, en llevar a código fuente (binario), en el lenguaje de programación elegido, la tarea previamente diseñada por el programador. e) Lenguaje de programación: conjunto de símbolos y de reglas que se combinan para expresar algoritmos. Estos lenguajes se pueden clasificar en función de la aproximación del lenguaje de programación al hombre o a la máquina. Lenguaje máquina (código binario): se caracteriza por ser fácil de leer para el ordenador pero difícil de entender por el programador. Sus instrucciones son directamente entendidas por el microprocesador sin necesidad de una traducción. Lenguaje ensamblador: es algo más sencillo de utilizar que el lenguaje máquina, aunque también depende de ella. Es fácil de codificar, tiene gran velocidad de cálculo y no puede ser utilizado directamente por el ordenador, sino que necesita una traducción previa al lenguaje máquina. Lenguaje de alto nivel: es más utilizado debido a la proximidad de su estructura al lenguaje natural. Este lenguaje es totalmente independiente de la máquina, transportable de un ordenador a otro y al igual que el lenguaje ensamblador, no se ejecuta directamente por la máquina, sino que necesita un proceso de traducción a través de un compilador o intérprete. Ejemplo: BASIC, PHP, C+, JAVASCRIPT, etc. Con este lenguaje se incrementa la ocupación de la memoria interna del sistema, el tiempo de codificación es inferior que en los lenguajes de bajo nivel, y el tiempo de ejecución es menor. f) El sistema operativo (o software del sistema) es un programa que controla el funcionamiento del equipo físico, ocultando los detalles del hardware y haciendo sencillo el uso de la computadora. Es el encargado de hacer que el ordenador nos entienda y de controlar todos los dispositivos. Procesa tareas tan esenciales, aunque a menudo invisibles, como el mantenimiento de los archivos del disco y la administración de la pantalla. El S.O. Ejemplos: Windows, UNIX, Linux, MacOS, etc. g) Aplicación informática: conjunto de programas que ha sido diseñado para que el ordenador pueda desarrollar un trabajo determinado. Lleva a cabo tareas de tratamiento de textos, gestión de bases de datos y similares. h) El freeware: software de dominio público o libre, que se ofrece sin costo alguno. Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 8

i) El shareware: es similar al freeware, pero suele conllevar una pequeña tasa a pagar por los usuarios que lo utilicen profesionalmente. j) El firmware: actualmente se utiliza para denominar cierta parte del software que las computadoras y otras máquinas programadas traen pregrabado desde su fabricación y que suele estar en memorias de sólo lectura (tipo ROM, Read Only Memory). El programa más conocido de este tipo es el que entra en funcionamiento cuando se conecta una computadora y que permite el arranque de la misma; se denomina arrancador o bootstrap. 6.- Qué ocurre cuando se enciende un ordenador? 1. Se enciende el ordenador y la fuente de alimentación transforma la corriente que llega a la placa base. 2. Se encienden y arrancan los componentes. 3. El procesador se pone a cero. 4. El procesador acude al programa de arranque de la BIOS. 5. Comprueba si funcionan todos los dispositivos y los activa. 6. Inicia video y manda mensajes de texto a la pantalla. 7. Chequea la memoria RAM. 8. Chequea el teclado. 9. Oportunidad de modificar algunos parámetros de la BIOS (setup). 10. Comprueba unidades de almacenamiento para detectar programa de inicio: Sistema Operativo. 11. Carga en la RAM el sistema operativo, que permite establecer comunicación entre todos los componentes del ordenador. 12. Se ejecuta el programa de inicio del sistema operativo. 13. El ordenador ya está en disposición de trabajar. Unidad didáctica 1: Introducción a la Informática. pag. 9