Tema 1

FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA - APUNTES Y PRÁCTICAS
TEMA
1
INTRODUCCIÓN
1.1.- COMPONENTES DE UN ORDENADOR:
A) HARDWARE : (Elementos físicos)
- UNIDAD CENTRAL DEL SISTEMA:
* Unidad central de proceso (CPU) o microprocesador
* Memorias internas ( RAM y ROM)
- PERIFERICOS:
* Unidades de entrada: teclado, ratón ...
* Unidades de salida: pantalla, impresora ...
* Unidades de almacenamiento (los discos)
Unidad Central del Sistema
C P U o Unidad de Control
Microprocesador
ALU
Unidades de entrada
(teclado,ratón)
Memorias Internas RAM/ROM
Unidades de salida
(monitor, impresora)
Unidades de almacenamieto.
Memorias Externas (soportes magnéticos y ópticos )
B) SOFTWARE : (La parte lógica )
El Software consiste en programas, y son los programas los que manejan el ordenador. Sin programas,
el ordenador no puede hacer nada, puesto que no sabe lo que tiene que hacer.
- TIPOS DE SOFTWARE:
* SISTEMAS OPERATIVOS (MS/DOS, UNIX....)
* PROGRAMAS DE APLICACIÓN :
. Procesadores de texto
. Bases de datos
. Hojas de cálculo
. Paquetes financieros
. Juegos .....
* LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN ( FORTRAN, PASCAL, C, VISUAL BASIC, JAVA....)
Montse Ferreira. Dpto. de Lenguajes y Sistemas Informáticos
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FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA - APUNTES Y PRÁCTICAS
1.2.- UNIDAD CENTRAL DEL SISTEMA:
A) UNIDAD CENTRAL DE PROCESO ( CPU)
Es el "CEREBRO" del ordenador. Su misión consiste en coordinar y realizar todas las operaciones del
sistema informático y está formado principalmente por:
- Unidad de control: Encargada de gobernar el resto de unidades, además de interpretar y ejecutar las
instrucciones controlando su secuencia.
- ALU (Unidad Aritmética y Lógica) : Realiza las operaciones aritméticas y lógicas.
B) MEMORIA INTERNA:
- MEMORIA RAM
Es la memoria que utiliza el ordenador para almacenar los datos que serán procesados por la CPU. Puede ser
utilizada tanto para almacenar como para recuperar cualquier tipo de datos. Es importante recordar que cualquier dato
que se almacene en ella se pierde cuando se apaga el ordenador por lo que su contenido, si se quiere conservar, deberá
copiarse antes en un soporte magnético como son el disco fijo o los disquetes.
- MEMORIA ROM
El contenido de esta memoria viene grabado de fábrica y no puede ser modificado; solamente puede ser leído .
En la ROM se almacena información que el ordenador necesita en el momento en que se enciende. A diferencia de la
RAM, el contenido de la ROM no se pierde cuando se apaga el ordenador.
1.3.- UNIDADES DE MEDIDA
LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE DATOS DE
ORDENADOR Y DE LOS DISCOS Y DISQUETES SE MIDE EN BYTES.
LA
MEMORIA
RAM
DE
UN
Un byte es un conjunto de bits ( ceros y unos) que contiene el código de un carácter. Cada carácter ocupa por
tanto 1 byte, el RETURN (salto de línea) ocupa 2 bytes, un número entero puede ocupar 2 o más bytes y un nº real 4
bytes.
1 byte
→ 8 bits
Ejemplo:
el carácter S = 01010011
Otras unidades de medida:
1 Kb → 210 bytes = 1.024 bytes
1 Mb → 220 bytes = 1.024 Kb.
1 Gb → 230 bytes = 1.024 Mb.
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1.4.- MEMORIAS EXTERNAS: (Los discos)
Hay tres tipos principales de discos:
Tipos
Capacidad
- DISCO FIJO.
mínimo recomendado 2Gb
- DISQUETE 3 ½
entre 1.2 Mb y 2 Mb
- CD-ROM
entre 500 Mb y 650 Mb
- DVD
> 5 Gb
El disco fijo, también llamado disco duro, es una parte muy importante en un PC, porque en él se almacenan
todos los programas que ejecuta el ordenador, incluido el sistema operativo. Como cada vez las aplicaciones ocupan
más espacio, y lo mismo ocurre con los sistemas operativos y los elementos multimedia ( tales como grandes imágenes,
secuencias de vídeo, etc.), la capacidad de los discos duros se ha ido incrementando con el tiempo.
Generalmente las unidades de disco están incorporadas en la unidad central del sistema. El disco es el medio
que contiene la información y la unidad es el mecanismo que permite leer los datos del disco y que puede grabar datos
en él.
Aparte de la unidad de disquete, una buena unidad lectora de CD-ROM es imprescindible hoy en día, entre
otras cosas porque ahora mismo el 99.9 % del software se edita en este formato.
Los datos que se almacenan en un disco no se pierden cuando se apaga el ordenador. Como todo lo que hay en
la RAM del ordenador se pierde cuando se corta el suministro de corriente, toda información que se desee conservar se
deberá almacenar en un disco ( que podrá ser el disco fijo o el disquete) antes de desconectar el PC.
Las unidades de disco se designan por medio de letras, y generalmente se designan de la siguiente forma:
- La unidad del disquete : A ( y B si hay dos unidades)
- La unidad del disco fijo : C
- La unidad lectora de CD-ROM : D
1.5.- FICHERO O ARCHIVO
Un fichero es un conjunto de datos, relacionada entre sí, que se almacena en un disquete o en un disco fijo.
Este conjunto de datos puede ser : un programa, un texto, datos...
Cada fichero que hay en el disco debe tener un nombre único que sirva para identificarlo. Un nombre de
fichero puede consistir en dos partes, la primera parte puede tener un máximo de 8 caracteres y la segunda parte,
llamada extensión, un máximo de 3 caracteres. Aunque técnicamente la extensión es opcional, por lo general se utiliza
y pude tener las siguientes finalidades: ayudar a formar grupos de archivos similares , distinguir entre sí dos ficheros
que tienen igual la primera parte del nombre o para darnos una idea de cuál es el contenido del fichero.
La primera parte del nombre va separada de la extensión por medio de un punto. Por ejemplo: TEST.TXT
Cuando se especifica el nombre de un archivo no se deben usar espacios en blanco. Por lo general, la mayoría
de los nombres de fichero están formados por letras y por los dígitos del 0 al 9. Los únicos caracteres que no pueden ser
utilizados en el nombre de un fichero son los siguientes:
.
"
/
\
[
]
:
|
>
+
=
;
,
¿
?
*
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<
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TRANSPARENCIAS
INFORMÁTICA
Es la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información.
ORDENADOR
Es una máquina compuesta de elementos físicos, 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.
PROGRAMA
Es el conjunto de órdenes que se dan a un ordenador para que realice un proceso
determinado.
EVOLUCIÓN DE LOS ORDENADORES
•
PRIMERA GENERACIÓN (1940 - 52)
- Diseño: válvulas electrónicas de vacío.
- Aplicación: campo científico y militar.
- Lenguaje de programación: lenguaje máquina.
- Memoria: tarjetas perforadas y cintas perforadas.
•
SEGUNDA GENERACIÓN (1952 - 64)
- Diseño: transistor.
- Aplicación: campo científico, militar y empresas.
- Lenguaje de programación: ensamblador y lenguajes de alto nivel (Fortran, Cobol y Algol ).
- Memoria: tambores magnéticos y cintas magnéticas.
•
TERCERA GENERACIÓN (1964 - 71)
- Diseño: circuito integrado.
- Aplicación: se extiende el uso de los ordenadores
- Lenguaje de programación: nace el BASIC.
- Aparecen los primeros Sistemas Operativos
- Memoria: circuitos integrados y discos magnéticos.
•
CUARTA GENERACIÓN (1971 - 81)
- Diseño: microprocesador.
- Aplicación: de todo tipo (primeros ordenadores personales).
- Lenguajes de programación: orientados a la programación estructurada y orientados a la
inteligencia artificial.
- Memoria : las mismas pero cada vez con mayor capacidad.
•
QUINTA GENERACIÓN (1981- ? )
- Diseño: circuitos integrados VLSI. Microprocesadores RISC.
- Aplicación: multimedia.
- Lenguaje de programación: orientados a objetos.
- Muy alta velocidad de proceso
- Nacen las grandes redes mundiales de ordenadores.
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COMPONENTES BASICOS DE UN ORDENADOR
GENERACIONES DE PC’S COMPATIBLES DE IBM
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LOS DATOS Y SU REPRESENTACION
Codificar un nº natural en binario
Método: divisiones sucesivas entre 2
Ejemplo:
19 2
1 9 2
1 4
0
2
2
0
19(10 = 10011(2
2
1
1
2
0
Decodificar un nº binario a su correspondiente nº natural
Método: suma de las potencias de 2
dn dn-1 ....... d0 (2 = dn*Bn + dn-1 *Bn-1 +....... d0*B0 (10
Ejemplo:
1
0
1
0
1* 25 +
0* 24 +
1* 23
+
0* 22
32
+
0
+
8
+
0
+
+
1
1* 21
2
+
+
1
1* 20
1 = 43(10
Métodos de representación de los números enteros:
Signo-magnitud
Complemento a 1
Complemento a 2
Exceso 2n-1
Codificación de un nº entero a binario en Signo-Magnitud
Signo: Si + 0
Si - 1
Magnitud: divisiones sucesivas entre 2
Ejemplo:
10
0 0001010
-10
1 0001010
Para decodificar la magnitud : Método de la suma de potencias de 2
Codificación de un nº entero a binario en Complemento a 1
Si es positivo : Método de divisiones sucesivas entre 2
Si es negativo : Método anterior y después invertir los dígitos
Ejemplo:
10
00001010
-10
11110101
Para decodificar :
Si representa a un nº positivo: Método de la suma de potencias de 2
Si representa a un nº negativo: Ventero =Vnatural - 2n +1
En el ejemplo anterior Ventero = 245 – 256 +1 = - 10
Codificación de un nº entero a binario en Complemento a 2
Si es positivo : Método de divisiones sucesivas entre 2
Si es negativo : Aplicar Complemento a 1 y después sumarle 1
Ejemplo:
10
00001010
-10
11110101 Complemento a 1
+1
11110110 Complemento a 2
Para decodificar :
Si representa a un nº positivo: Método de la suma de potencias de 2
Si representa a un nº negativo: Ventero =Vnatural - 2n
En el ejemplo anterior Ventero = 246 – 256 = - 10
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Codificación de un nº entero
a binario en Exceso 2n-1
V natural =Ventero + 2n-1
Ejemplo:
10 V natural = 10 + 128 =138 10001010
-10 V natural = -10 + 128 =118 01110110
Codificación de un nº real
Formato:
a binario en coma flotante
± Mantisa * BaseExponente
Ejemplo:
Suponer una palabra de 16 bits, con 1bit para el signo, 8 para mantisa y 7 para el exponente
-12,28 La parte entera por el método de divisiones sucesivas entre 2.
12(10 = 1100(2
La parte fraccionaria con multiplicaciones sucesivas por 2.
0.28 * 2 = 0.56
0.56 * 2 = 1.12
0.12 * 2 = 0.24
. 01000
0.24 * 2 = 0.48
0.48 * 2 = 0.96
.......
Por lo tanto -12,28(10 = -1100.01000...(2 NORMALIZAR - 1.10001000 * 23
Signo: Si + 0
Si - 1
Mantisa:
El primer bit es oculto, por lo que se codifica como 10001000
Exponente:
Se codifica en exceso V natural =Ventero + 2n-1 =3+64 =67(10 =1000011(2
Solución:
Signo Mantisa
1 10001000
Exponente
1000011
Ejercicio:
Suponiendo una palabra de 8 bits, con 1bit para el signo, 4 para mantisa y 3 para el exponente, codificar el valor real 2.5
Codificación de las instrucciones del lenguaje máquina
Las instrucciones también han de ser codificadas en binario para poder ser introducidas en el ordenasdor.Una
instrucción máquina tiene la forma:
Código_de_operación operando1 operando2 .... operanadoN
Donde código_de_operación es el tipo de operación a realizar entre los operandos:
- de tipo aritmético : SUMAR, RESTAR, MULTIPLICAR, DIVIDIR,...
- de tipo lógico: COMPARAR, Y, O, NO, ...
- de salto: IR_A
- de lectura/escritura entre registros y memoria: MOVER, CARGAR, GUARDAR
A cada tipo de operación se le puede dar un código. Ej:
SUMAR (0000), RESTAR (0001), ...
COMPARAR (0100), Y (0101),...
IR_A (1000), MOVER (1001),...
Los opernados pueden ser:
- direcciones de memoria. Ej: @0, @1, @2,...
(las direcciones son números que se pueden codificar: 00,01,10,...)
- registros del procesador. Ej: reg0, reg1, reg2,...
(los registros también se pueden numerar y por tanto codificar)
- constantes: números enteros, reales, caracteres,...(que también se puden codificar)
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Codificar un nº natural
en binario
Método: divisiones sucesivas entre 2
Ejemplo:
19 2
1 9 2
1 4
0
2
2
0
2
1 2
1 0
19(10 = 10011
Decodificar un nº binario
a su correspondiente nº natural
Método: suma de las potencias de 2
dn dn-1 ....... d0 (2 = dn *Bn + dn-1 *Bn-1 +....... d0*B0
(10
Ejemplo:
1
1* 25 +
32
+
0
0* 24 +
0
+
1
1* 23 +
8
+
0
0* 22 +
0
+
1
1* 21 +
2
+
1
1* 20
1 = 43(10
Métodos de representación de los números enteros:
Signo-magnitud
Complemento a 1
Complemento a 2
Exceso 2n-1
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Codificación de un nº entero
a binario en Signo-Magnitud
Si + 0
Si - 1
Magnitud: divisiones sucesivas entre 2
Signo:
Ejemplo:
10
-10
0 0001010
1 0001010
Para decodificar la magnitud : Método de la suma de potencias de 2
Codificación de un nº entero
a binario en Complemento a 1
Si es positivo : Método de divisiones sucesivas entre 2
Si es negativo : Método anterior y después invertir los dígitos
Ejemplo:
10
-10
00001010
11110101
Para decodificar :
Si representa a un nº positivo: Método de la suma de potencias de 2
Si representa a un nº negativo:
Ventero =Vnatural - 2n +1
En el ejemplo anterior Ventero = 245 – 256 +1 = - 10
Codificación de un nº entero
a binario en Complemento a 2
Si es positivo : Método de divisiones sucesivas entre 2
Si es negativo : Aplicar Complemento a 1 y después sumarle 1
Ejemplo:
10
-10
00001010
11110101 Complemento a 1
+1
11110110 Complemento a 2
Para decodificar :
Si representa a un nº positivo: Método de la suma de potencias de 2
Si representa a un nº negativo:
Ventero =Vnatural - 2n
En el ejemplo anterior Ventero = 246 – 256 = - 10
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Codificación de un nº entero
a binario en Exceso 2n-1
V natural =Ventero + 2n-1
Ejemplo:
10 V natural = 10 + 128 =138 10001010
-10 V natural = -10 + 128 =118 01110110
Codificación de un nº real
Formato:
a binario en coma flotante
± Mantisa * BaseExponente
Ejemplos:
Suponer una palabra de 16 bits, con 1bit para el signo, 8 para mantisa y 7 para el
exponente
-12,28 La parte entera por el método de divisiones sucesivas entre 2.
12(10 = 1100(2
La parte fraccionaria con multiplicaciones sucesivas por 2.
0.28 * 2 = 0.56
0.56 * 2 = 1.12
0.12 * 2 = 0.24
. 01000
0.24 * 2 = 0.48
0.48 * 2 = 0.96
.......
Por lo tanto -12,28(10 = -1100.01000...(2 NORMALIZAR - 1.10001000 * 23
Si + 0
Si - 1
Mantisa:
El primer bit es oculto, por lo que se codifica como 10001000
Exponente: Se codifica en exceso V natural =Ventero + 2n-1 =3+64 =67(10 =1000011(2
Signo:
Signo
Solución:
Mantisa
Exponente
1 10001000 1000011
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TEMA 1 - pag. 10
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Suponer una palabra de 8 bits, con 1bit para el signo, 4 para mantisa y 3 para el
exponente
2,5 La parte entera por el método de divisiones sucesivas entre 2.
2(10 = 10(2
La parte fraccionaria con multiplicaciones sucesivas por 2.
0.5 * 2 = 1.0
Por lo tanto 2,5(10 = 10.1(2 NORMALIZAR + 1.01 * 21
Signo:
Si + 0
Si - 1
Mantisa:
El primer bit es oculto, por lo que se codifica como 0100
Exponente: Se codifica en exceso V natural =Ventero + 2n-1 =1+4 =5(10 =101(2
Solución:
0 0100 101
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Codificación de las instrucciones del lenguaje máquina
Las instrucciones también han de ser codificadas en binario para poder ser
introducidas en el ordenasdor.
Una instrucción máquina tiene la forma:
Código_de_operación operando1 operando2 .... operanadoN
Donde código_de_operación es el tipo de operación a realizar entre los
operandos:
- de tipo aritmético : SUMAR, RESTAR, MULTIPLICAR, DIVIDIR,...
- de tipo lógico: COMPARAR, Y, O, NO, ...
- de salto: IR_A
- de lectura/escritura entre registros y memoria: MOVER, CARGAR,
GUARDAR
A cada tipo de operación se le puede dar un código. Ej:
SUMAR (0000), RESTAR (0001), ...
COMPARAR (0100), Y (0101),...
IR_A (1000), MOVER (1001),...
Los opernados pueden ser:
- direcciones de memoria.
Ej: @0, @1, @2,...
(las direcciones son números que se pueden codificar: 00,01,10,...)
- registros del procesador
Ej: reg0, reg1, reg2,...
(los registros también se pueden numerar y por tanto codificar)
- constantes: números enteros, reales, caracteres,...
(que también se puden codificar)
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