TEMA I: INTRODUCCION A LA COMPUTACION

Maestría en Ingeniería Industrial
Curso Introductorio / Mayo 2011
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
CURSO INTRODUCTORIO
PRIMERA PARTE
INFORMÁTICA Y REDES DE
COMUNICACIONES
Tema II: Introducción a la Computación
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Curso Introductorio / Mayo 2011
TEMA II: INTRODUCCION A LA
COMPUTACION.
SUMARIO
Definiciones básicas.
Estructura del computador.
Software.
Hardware.
Lenguajes de Programación.
Sistemas operativos.
2.1. Definiciones Básicas.
A continuación se mencionan algunos conceptos básicos dentro del argot de la
computación y que corresponden a una pequeña parte de todo un universo de
términos utilizados frecuentemente entre las personas que se desempeñan en este
medio.
2.1.1.- Computador: procesador de datos que permite computar, incluyendo
operaciones aritméticas y lógicas, sin intervención de un humano en el proceso de
ejecución del proceso. Se caracterizan por desarrollar gran cantidad de operaciones
lógicas y aritméticas en pequeñas unidades de tiempo.
2.1.2. - Microcomputador: con este nombre se designan las maquinas mas
compactas utilizadas para el desarrollo de trabajos de computación a nivel personal.
Su nombre se deriva fundamentalmente de la diferencia de tamaño entre los grandes
y viejos computadores y las pequeñas maquinas de cálculos para uso personal.
2.1.3. - Programa: esta constituido por la serie de instrucciones y sentencias
preparadas en orden lógico para resolver un problema y obtener un resultado cierto.
2.1.4. - Algoritmo: procedimiento estructurado el cual procura la solución de un
problema en un numero finito de pasos.
2.1.5. - Lenguaje de Programación: es un sistema de representación y
comunicación de información o datos entre las personas y las maquinas. Un
lenguaje consiste de un conjunto de instrucciones o palabras para realizar
determinadas acciones en un programa de computación.
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2.1.6. - Bit: es la contracción de la palabra dígito binario (binary digit). Es una
unidad de información igual a una decisión binaria. Puede tomar dos únicos valores.
2.1.7. - Byte: expresión utilizada para denotar una palabra que esta formada por
ocho bits.
2.1.8. - Mainframes: se denotan con este nombre los grandes computadores, los
cuales poseen potentes prestaciones, entre las cuales figura su alta velocidad de
procesamiento.
2.1.9. - Paquete de Computación: son programas realizados por programadores
bajo una estructura estándar, fácil de ser utilizados por un usuario para realizar casi
cualquier tarea que esté dentro de su ámbito de desarrollo. Ejemplo: programas
matemáticos, los cuales permiten obtener de manera rápida y precisa el resultado de
una integral definida y que al mismo tiempo pueden ser utilizados para realizar una
gráfica de una función.
2.1.10. - Memoria RAM: con este termino se abrevia la memoria de acceso
aleatorio (Random Access Memory). Este tipo de memoria es aleatorio debido a que
en ella se puede guardar/extraer información hacia/ desde cualquier localidad en
cualquier orden rápidamente. Este tipo de memoria es de lectura y escritura y tiene
como desventaja que es volátil, es decir, al circuito no estar energizado se pierde la
información contenida en ella.
2.1.11.- Memoria ROM: este tipo de memoria es de solo lectura, de allí su nombre
ROM (Read Only Memory). Estas memorias almacenan la información por
periodos de tiempo prácticamente infinitos. Estos elementos de almacenamiento son
bastante económicos y permiten guardar información en muy grandes cantidades.
2.1.12. - Microprocesador: dispositivo electrónico encapsulado que posee una muy
alta escala de integración. Es el responsable de llevar el control secuencial en un
proceso de computación a través de un algoritmo en un lenguaje de maquina
(combinación de unos y ceros lógicos). Este dispositivo contiene registros, unidad
de procesamiento aritmética, unidad lógica, terminales de entrada / salida,
terminales de control, etc.
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2.2. Estructura del Computador.
2.2.1.- Historia de las Computadoras:
En el siguiente cuadro se muestra el desarrollo que las máquinas computadoras han tenido
desde el momento de su aparición hasta nuestros días. La característica que se ha tomado en
cuenta para realizar la clasificación por generación es la tecnología utilizada en cada una de
ellas.
GENERACION
CARACTERISTICAS
PRIMERA (1946-1959)
Favorecida por los ambientes de guerra y desarrollada
en Pennsylvania. Fue llamada ENIAC (electronic
Numerical Integrator and Computer). Basada en
válvulas al vacío. Disipaba mucha potencia y era muy
grande.
SEGUNDA (1959-1964)
Utiliza el transistor como elemento de conmutación.
Se reduce el tamaño considerablemente. Es mucho
más rápida. Surge la IBM. Incorpora lectora de cintas
magnéticas y tarjetas perforadas.
TERCERA (1969-1971)
Se basa en la aparición de los primeros circuitos
integrados. Aparece la primera minicomputadora.
Aparecen también los primeros lenguajes de
programación de alto nivel como Cobol y Fortran.
CUARTA
(1971
ACTUALIDAD)
A
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LA 1972 – 1979: Aparece el primer microprocesador de
Intel llamado 8080. Permitió realizar grandes avances
en la construcción de maquinas computadoras bajo
una arquitectura mas estandarizada. Aparece el disco
flexible y las interfases de entrada / salida.
Década de los 80: Se comercializan las computadoras
personales y con ello se desarrollan gran cantidad de
software de aplicaciones especificas. Aparecen los
sistemas operativos. Se dan las primeras experiencia
de conexión en red. Surgen las Redes de Area Local
(LAN).
Década de los 90: Aparecen computadoras personales
de grandes velocidades. Aparecen los computadores
portátiles muy funcionales y ligeros. Se desarrollan
vertiginosamente las redes de computo incoporándose
rápidamente al sector industrial y comercial.
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2.2.2.- Hardware de un sistema de computación.
Se conoce como hardware de un sistema de computación a toda la parte física circuital del
sistema. Todos los circuitos electrónicos y la interconexión entre ellos forman parte del
hardware.
Un termino también relacionado con el hardware lo constituye la arquitectura del
computador, lo cual indica la forma lógica estructural circuitalmente hablando. Su
interconexión, la lógica utilizada para el proceso total, la forma de procesar los datos, la
manera de presentar los datos, etc., con aspectos relativos a la arquitectura del computador.
2.2.3.- Elementos básicos de un Sistema de Computo.
Primeramente definiremos sistema de computo como aquel equipo electrónico que permite
procesar e intercambiar información a través de dispositivos periféricos de entrada y salida
con un usuario.
Podemos diferenciar dos unidades funcionales dentro de él. Estas son el software y el
hardware.
El software lo conforman todas las instrucciones necesarias para que el sistema de cómputo
realice el procesamiento de información, es decir todo el conjunto de programas de uso
general o especifico que se ejecutan en el sistema.
La organización funcional de un sistema de computación general se puede representar por
bloques funcionales. Los bloques funcionales son: la unidad de procesamiento central
(CPU), la memoria principal y el procesador de entrada salida (I/O).
Figura Nro. 1: Diagrama de un sistema de computación.
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2.2.3.a. Unidad de Procesamiento Central: la CPU es la responsable de la interpretación y
ejecución de instrucciones contenidas en la memoria principal. Las comunicaciones entre
CPU y la memoria principal se realizan a través de dos ductos (llamados Buses)
funcionalmente distintos: el bus de direcciones y el bus de datos.
Para introducir en la memoria una instrucción especifica, la CPU envía a aquélla la
dirección de la instrucción por el bus de direcciones y recibe por el mismo medio la
instrucción que esta en esa dirección.
Adicionalmente se puede decir que la CPU esta subdividida en tres partes: la unidad de
control, dedicada a los ciclos de búsqueda y de control. La unidad aritmética y lógica
(ALU) que desempeña funciones de aritmética (suma, resta) y lógicas (AND, OR) y un
conjunto de registros dedicados al almacenamiento de datos en la CPU y ciertas funciones
de control.
2.2.3.b. Memoria Principal: es una memoria d acceso aleatorio, consta de un conjunto de
cadenas de bits. Dado que las direcciones son un número binario el espacio de direcciones
es una potencia entera de dos; es decir, 2k, donde k representa el número de líneas en el bus
de direcciones.
2.2.3.c. procesador de entrada / salida (I/O): controla el flujo de información entre
dispositivos de entrada/salida, la CPU y secciones de memoria de la maquina.
2.3. Software de un sistema de computación.
La estructura circuital de un computador por si sola no sirve de nada. Debe dársele uso a
todos y cada uno de las potencialidades de un computador para verdaderamente sentirse
satisfecha de su funcionalidad. La manera lógica como se controla el sistema, la ejecución
de instrucciones en el computador para que realice una acción determinada, es lo que se
conoce como software. Son todos los programas que se basan en las potencialidades del
hardware para lograr resultados más rápidos, potentes, exactos, representativos, etc.
Una computadora sin software de sistemas es una herramienta en extremo deficiente para el
programador de aplicaciones. Las componentes de software que se mencionan a
continuación se consideran necesarias para el uso de del hardware en un sistema
generalmente útil:
a) Ensamblador, compiladores e interpretes: traducen los programas de computadoras
simbólicos al sistema binario.
b) Enlazador: es un programa de computadora que combina en una sola unidad para su
ejecución las componentes de un programa, como un programa principal, subrutinas y
componentes de las bibliotecas de sistema.
c) Depurador: es un sistema de prueba para programas que permite a un programador
verificar un programa en desarrollo, probarlo, ejecutarlo por etapas con la finalidad de
corregir errores.
d) sistema de manejo y editores de archivos: se utilizan como medio adecuado de
almacenamiento, recuperación y modificación de programas.
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e) unidades de entrada y salida: se utilizan para controlar las unidades de entrada y salida
de una computadora.
f) Sistema operativo: ayudan a los operadores de computadoras a realizar el proceso de
administración de los recursos del sistema.
g) Sistema del lenguaje de control: es el procesador que interpreta las solicitudes de los
usuarios y las transmite al sistema operativo.
2.4. Lenguajes de Programación.
A continuación se describen algunos de los lenguajes de programación más comunes
comercialmente.
2.4.1. - ALGOL: ( International Algebraic Language) es producto de un grupo de
científicos internacionales. Inicialmente se llamó lenguaje algebraico internacional. Entre
las características que lo hicieron famoso se encuentra el hecho de que en un principio se
definió en forma de metalenguaje, que después se conoció como BNF, y fue la razón por lo
cual posteriormente fuese conocido y aceptado.
El lenguaje era simple, solo tenía seis tipos de instrucciones y unas cuantas restricciones.
2.4.2. - COBOL: (Common Bussiness-Oriented Language) es un lenguaje común
orientado a las empresas que se originó en el departamento de la Defensa de los Estados
Unidos como una manera de dar respuesta a los problemas planteados con la
incompatibilidad de sistemas dada la diversidad de software y arquitectura existentes. Las
primeras especificaciones aparecieron en 1960. Se utilizó como un lenguaje de
programación estándar poniendo a disposición una norma para la realización de
compiladores. Muchos de los sistemas existentes en el sector empresarial utilizan COBOL,
dado esto a la permanente actualización que se realiza del mismo. Sus instrucciones son
parecidas al idioma ingles, que son más fáciles de leer que las de otros lenguajes, gran
características de edición de datos, facilidades para el manejo de archivos, su naturaleza
evolutiva a medida que se realizan cambios en las necesidades de las empresas. Dentro de
las deficiencias se tiene la carencia de capacidades matemáticas y de construcciones
estructuradas.
2.4.3. - FORTRAN IV y 77: (Formula Translator) fue desarrollado por IBM a mediados de
1950, principalmente para aplicaciones científicas y de ingeniería. Fue el primer lenguaje
de alto nivel ampliamente utilizado. Sus facultades más importantes son una ejecución muy
eficiente y la facilidad de con la cual se pueden enlazar los módulos. Esta provisión de
compilación aparte, hace posible la generación de una biblioteca de rutinas que se puede
utilizar en la producción de nuevo software.
La estructura básica de un programa en Fortran es simplemente el modulo principal seguido
de subprogramas internos.
2.4.4. - PL/I: (Programming Language I) su desarrollo comenzó en 1963, llevado a cabo
por un grupo de expertos internacionales contando con el apoyo de IBM, con la finalidad de
diseñar un lenguaje que sustituyera al FORTRAN, con la finalidad de buscar un lenguaje
que pudiera explotar las potencialidades de las nuevas computadoras. El PL/I es un
lenguaje de programación con muy diversas construcciones y características. Ofrece
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medios a los programadores para manipular con facilidad la mayor parte de las condiciones
en el momento de la ejecución. Otras características importantes son: un equipo de manejo
de macroinstrucciones para el momento de la compilación, tipos de datos en cadena (de
caracteres y bits) y tipos de datos numéricos de precisión variable.
2.4.5. - BASIC: (Beginner’s All-propose Symbolic Instrucction Code) se originó en 1960.
Su objetivo era diseñar un lenguaje que fuera sencillo de prender y utilizar por un
programador inexperto, de manera de poder resolver problemas de programación simples.
El lenguaje original se diseñó con un número mínimo de estructuras de control y estructuras
de datos. Las versiones originales de BASIC eran mínimas en naturaleza y estaban
diseñadas como primer lenguaje para estudiantes. Después que hubiesen dominado BASIC,
utilizarían otros lenguajes de programación para hacer programas mas rápidos y eficientes.
2.4.6. - PASCAL: se originó en 1974 y forma parte de la familia de ALGOL, incluye un
vasto conjunto de estructuras de datos y posibilidades de contracción de estructuras de
datos. Se diseño principalmente como lenguaje de enseñanza. Acepta sin dificultad técnicas
de programación estructurada, tales como la modularización y diseño descendente. El
PASCAL ganó rápidamente la aceptación en la comunidad académica, y el éxito del
método de programación estructurada ha contribuido asimismo a su creciente popularidad
en los lugares de trabajo.
2.4.7. - C: es un lenguaje de programación de uso general y fue originalmente concebido
para ser ejecutado bajo sistema operativo UNIX. No está sujeto a un sistema operativo en
particular. El C es un lenguaje relativamente de bajo nivel, en el sentido que maneja
muchos de los mismos tipos de objetos que el lenguaje ensamblador (caracteres, números y
direcciones).
2.4.8. - LISP: (List Processor) fue diseñado por el MIT como lenguaje para el
procesamiento de símbolos. Cuenta con recursos para la manipulación de datos no
numéricos y numéricos; la facilidad con que se pueden manipular datos simbólicos hace del
LISP, el lenguaje preferido para muchas aplicaciones en que se utilizan este tipo de datos.
2.5. Sistema Operativo.
El sistema operativo es el responsable de la administración de recursos en el computador.
Esta compuesto por un grupo de programas que interactúan entre sí y su finalidad de hacer
del sistema de computo una herramienta eficiente, brindándole al usuario todo un conjunto
de apoyos en la realización de las tareas, tales como: copia de información, transferencia de
archivos, impresión, etc.
Ejemplos de sistemas operativos son: UNÍX, Windows, DOS, Linux, etc.
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