Tema 2: Conceptos básicos - Universidad Autónoma de Madrid

Tema 2:
Conceptos básicos
Escuela Politécnica Superior
Ingeniería Informática
Universidad Autónoma de Madrid
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Introducción a la Informática
O
B
J
E
T
I
V
O
S
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. 1.
- Introduction to Computer Hardware and Data Communications.
P.-A. GOUPILLE. (Prentice Hall, 1993). Cap. 1.
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TÉRMINOS BÁSICOS
•
•
•
•
•
•
•
•
Informática
Ordenador
Datos
Codificación
Bit
Byte
Palabra
Instrucción
Escuela Politécnica Superior
•
•
•
•
•
•
•
Fichero
Programa
Lenguaje de programación
Hardware (soporte físico)
Software (soporte lógico)
Interfaz
Sistema operativo
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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.
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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 => 28).
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TÉRMINOS BÁSICOS
– Múltiplos:
1
1
1
Bytes
1
1
1
Kilobyte (o KB) = 210 Bytes = 1.024 Bytes ≈ 103 Bytes
Megabyte (o MB) = 220 Bytes = 1.048.576 Bytes ≈ 106 Bytes
Gigabyte (o GB) = 230 Bytes = 1.073.741.824 Bytes ≈ 109
Terabyte (o TB) = 240 Bytes ≈ 1012 Bytes
Petabyte (o PB) = 250 Bytes ≈ 1015 Bytes
Exabyte (o EB) = 260 Bytes ≈ 1018 Bytes
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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.
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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.
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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
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ESTRUCTURA FUNCIONAL DE LOS
ORDENADORES
• Vista general de un PC con sus periféricos
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ESTRUCTURA FUNCIONAL DE LOS
ORDENADORES
• Unidad de entrada
• Unidad de salida
• Memoria:
– Memoria central
– Memoria auxiliar
• CPU:
– Unidad aritmético-lógica
– Unidad de control
Memoria auxiliar
Memoria central
Entrada
Unidad
aritmético-lógica
(UAL)
Unidad de control
(UC)
Salida
CPU
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FUNCIONAMIENTO DE LOS
ORDENADORES
MEMORIA
ENTRADA
50, 16
.
.
.
(7)
(8) ENT M(16),E
(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)
UC
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(15)
(16) 50
(17) 16
(18) 66
(19)
66
SALIDA
.
.
.
ALU
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FUNCIONAMIENTO DE LOS
ORDENADORES
• Diagrama simplificado de una memoria principal
de 256 palabras
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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
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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
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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.).
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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.
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•
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 CPU2000.
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