Ing. J R Alberto Victoria

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Introducción Informática Datos Codificación de la Información Estructura funcional de los

Computadores

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Adquisición Representación Tratamiento y Transmisión de la información

Estas operaciones se realizan automáticamente utilizando las computadores.

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Informática

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INFORMATICA = INFORmación + autoMÁTICA

La Real Academia Española de la lengua define:

Informática.- el conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la

información por medio de ordenadores.

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Información: Conjunto de símbolos usados para representar magnitudes, hechos, objetos o ideas

Computadora: es una máquina capaz de aceptar unos datos de entrada, efectuar con ellos operaciones lógicas y aritméticas, y proporcionar la información resultante a través de un medio de salida; todo ello sin intervención de un operador humano y bajo el control de un programa de instrucciones previamente almacenado en el propio computador

Conjuntos de símbolos utilizados para expresar o representar un valor numérico, un hecho, un objeto o una idea.

Pueden ser captados directamente por el computador:◦ Detectando electrónicamente un sonido o fonema, una temperatura, el

entorno de una figura, o el paso de un objeto

Pueden ser dados en forma de letras y números (grafismos).

Los grafismos (caracteres) resultan muy útiles, dada la gran variedad de informaciones que con ellos se pueden representar◦ Es una de las formas más habituales de transmitir, comunicar o almacenar

información en la sociedad actual: el lenguaje escrito◦ Los mas usados son:

◦ caracteres numéricos (las diez cifras decimales)◦ los caracteres alfabéticos◦ los caracteres especiales (símbolos ortográficos, aritméticos y

otros)

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Son las salidas de un programa como:◦ Los resultados de un cálculo matemático◦ Los resultados la búsqueda de un nombre

Estos pueden utilizarse como datos de un programa posterior La palabra dato se utiliza como contraposición a instrucción El computador actúa con dos tipos de informaciones: ◦ Instrucciones: que indican a la máquina qué es lo que tiene que hacer◦ Datos: que son los elementos sobre los que actúa o que genera el

programa

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La disciplina de Informática es el cuerpo de conocimiento que trata del diseño, análisis, implementación, eficiencia, y aplicación de procesos que

transforman la información.

Ciencia: Estudio de la información y los métodos para tratarla.

Técnica: Estudio y diseño de los ordenadores.

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…Diagrama de los primeros computadores es conceptualmente válido hoy día.

Antes, era fácil identificar a simple vista cada una de las unidades. ◦ En la actualidad, y debido principalmente al desarrollo de la microelectrónica, varias

unidades pueden estar en un mismo armario, en una misma tarjeta de circuitos integrados, o incluso (como ocurre con los microprocesadores) en un mismo circuito integrado.

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UNIDAD DE ENTRADA (E). ◦ Es el dispositivo por donde se introducen los datos e

instrucciones. ◦ Transforman la información de entrada en señales binarias de

naturaleza eléctrica. ◦ Ejemplo: el teclado de un microcomputador, el teclado de un

terminal, un digitalizador, una lectora de tarjetas de crédito, etc.

UNIDAD DE SALIDA (S). ◦ Es un dispositivo por donde se obtienen los resultados de los

programas ejecutados en el computador. ◦ Transforman las señales eléctricas binarias en caracteres

escritos o visualizados.◦ Ejemplo: una pantalla o monitor, una impresora o un

registrador gráfico.

MEMORIA (M). ◦ Unidad donde se almacenan tanto los datos como las

instrucciones.10

◦ Memoria principal, o central, o interna. Mayor velocidad Ligada directamente a las unidades más rápidas del computador (UC y ALU) Para que un programa se ejecute debe estar almacenado (cargado) en la

memoria principal La memoria está dividida en posiciones (denominadas también palabras de

memoria) de un determinado número de bits. Para leer o escribir una información es necesario dar la dirección de la

posición ROM: la memoria en la que sólo se puede leer y la información es permanente RAM: se puede leer y escribir y que es volátil.

◦ Memoria masiva auxiliar, secundaria o externa. La memoria principal, aunque es muy rápida pero no tiene gran capacidad

para almacenar información. Para guardar masivamente información se utilizan otros tipos de memoria

(discos, cintas y discos ópticos) Más lentos (mil veces mas lentos) Más capacidad que la memoria principal (mil veces más capaces) Datos y programas se graban (a través de unidades de E) en la memoria

masiva La información guardada es permanente 11

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UNIDAD ARITMETICO-LOGICA o ALU (Arithmetic Logic Unit)◦ Contiene los circuitos electrónicos con los que se hace las

operaciones: Aritméticas

Sumas Restas Multiplicación, etc

Lógicas comparar dos números operaciones del Algebra de Boole binaria, etc.

◦ También se puede denominar unidad de tratamiento o camino o ruta de datos, pues también tiene elementos auxiliares por donde se transmiten o almacenan temporalmente (registros) los datos con que opera.

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UNIDAD DE CONTROL (UC)◦ Detecta señales de estado procedentes de las distintas unidades,

indicando su situación o condición de funcionamiento. Capta de la memoria una a una las instrucciones del programa, y, de acuerdo con el código de operación de la instrucción captada y con las señales de estado, genera señales de control dirigidas a todas las unidades, monitorizando las operaciones que implican la ejecución de la instrucción.

◦ Reloj o generador de Pulsos Se encuentra en la unidad de control, por medio de los pulsos sincroniza

todas las operaciones elementales del computador. El período de esta señal se denomina tiempo de ciclo (nanosegundos y

varios microsegundos).

◦ La frecuencia del reloj (millones de ciclos/segundo, o Megahercios, abreviadamente Mhz) Es un parámetro que en parte determina la velocidad de funcionamiento

del computador.

El computador es un sistema complejo que está formado por distintas unidades, módulos o dispositivos ensamblados adecuadamente uno con otro.

Periféricos: Conjunto de unidades de E/S y de memoria masiva.

Interfaces (o interfases): Adaptan las características (niveles eléctricos, velocidad, etc.) de dos módulos que se acoplan, para que la conjunción de los dos funcione adecuadamente, o entre un módulo y su entorno.◦ Sirven de comunicación entre los dos módulos◦ El concepto de interfaz se aplica también a los programas:

Interfaz entre dos programas o Interfaz de usuario

Interfaz de usuario: conjunto de instrucciones que hace que un programa o aplicación intercambie información con el usuario del mismo

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Capacidad de Almacenamiento: Posibilidades para almacenar datos e instrucciones de una forma fija o permanente.

Tiempo de Acceso: de una unidad es el intervalo de tiempo que transcurre desde el instante que se proporciona la dirección del dato/Instrucción que se quiere Leer o Escribir (E/L, I/O) y el instante en se obtiene o grava en el mismo.

Ancho de banda: Representa la cantidad de información transferida por segundo entre una unidad y otra. ◦ Por ejemplo, el ancho de banda entre la memoria y la CPU es de 133 MB/s,

En un segundo se pueden transferir 133 millones de bytes entre las unidades citadas.

Palabra: es una unidad superior a la byte, pues este es una unidad de información relativamente pequeña para los cálculos que realiza la ALU◦ Está formada por un número entero de bytes (1, 2, 4, 8 o 16)◦ Representa a los datos con los que opera la ALU o a las unidades de información que

se transfieren entre la memoria principal y la CPU. 16

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Longitud de palabra: número de bits (integrantes de datos o instrucciones) que se transmiten simultáneamente entre las unidades del computador central en un instante dado.◦ Coincide con el número de bits de la mayoría de los datos e

instrucciones con las que opera la CPU. ◦ En la mayoría de computadores de longitud de palabra de 32 bits el

direccionamiento a memoria se efectúa por bytes, y es posible acceder directamente a bytes (8 bits), medias palabras (16 bits), y palabras (32 bits). Algunos incluso permiten acceder a dobles palabras (64 bits).

◦ La longitud de palabra determina, en cierta medida, la precisión de los cálculos, la capacidad máxima de la memoria principal y la variedad de instrucciones de la máquina.

Registros. Elementos internos a la CPU, para memorizar temporalmente la información correspondiente a una palabra o a un byte.◦ Ejemplo: cuando la ALU realiza una suma, ésta se efectúa entre dos

datos que temporalmente la UC los almacena en dos registros, el resultado de la operación, a su vez, debe almacenarse en un registro (suele utilizarse uno de los dos sumandos).

Cont…

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Factores importantes que determinan la potencia de un computador◦ Son:

La longitud de palabra, El tiempo de ciclo, El ancho de banda y La capacidad de memoria

Las unidades funcionales de un computador se interconectan de acuerdo con una determinada organización.

La interconexión se realiza mediante hilos conductores en paralelo que transmiten simultáneamente información (una palabra de datos, por ejemplo).◦ Se consigue una velocidad razonable de funcionamiento.

BUS: Conjunto de cables que transmite información en paralelo◦ Son de tres tipos:

sub-bus de datos sub-bus de direcciones sub-bus de control

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Sub-Bus de Datos Transporta los datos que se transfieren entre las unidades. Su número de hilos determina la longitud de palabra del

computador. Si un computador contiene un sub-bus de datos de 16 hilos

para transmitir simultáneamente datos de 16 bits, se dice que esta organizado en palabras de 16 bits.

Suele ser bidireccional; transmite información hacia adentro o hacia afuera de una unidad (la CPU, por ejemplo), en instantes diferentes.

Sub-Bus de Direcciones Transporta la dirección de posición de memoria o del puerto

periférico que interviene en el tráfico de información (de donde procede el dato o a donde se dirige).

Sub-Bus de Control Contiene hilos que transporta las señales de control y las

señales de estado, indicando la dirección de la transferencia de datos, coordinando la temporización de eventos durante la transferencia, transmitiendo las señales de interrupción, etc. 20

a) Organización con un bus específico para conexión CPU- Memoria

Dispone de un bus específico de interconexión CPU-Memoria. Todo el tráfico de información entre periféricos y memoria,

necesariamente ha de hacerse a través de la CPU.

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Memoria

CPU Periférico 0 Periférico 1

Bus del sistemaa)

b) Organización con estructura de bus único Esta configuración es más sencilla, y utiliza un único bus. Todas las unidades se conectan a él. Este bus se denomina bus del sistema. Como en un instante dado sólo puede transmitirse una información por

el bus, solo una unidad (el procesador ) puede tener el control del bus del sistema.

La ventaja principal de esta estructura es su bajo coste y flexibilidad para conectar periféricos.

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Bus del sistema b)

MemoriaCPU Periférico 0 Periférico 1