Fundamentos de Computación e Informática

Fundamentos de
Computación e Informática
Algoritmos
Profesor : Fernando Espinoza S.
Universidad Alas Peruanas
Objetivos Principales del Curso
–
Comprender los sistemas
computacionales modernos.
–
Desarrollar la lógica de programación del
estudiante (Herramientas : pseudocódigo,
diagramas de flujo, C#).
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Fundamentos de
Computación e Informática
Hardware
(Mecamática)
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¿Qué es un Computador?
Es el conjunto de máquinas electrónicas
especializadas (hardware)
dependientes de un programa común
(software) que permite realizar
complejas operaciones matemáticas y
lógicas.
¿Es el computador un Sistema?
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Un computador es un sistema

Un computador es un sistema, un
conjunto interrelacionado de
componentes que ejecutan las
funciones básicas de entrada,
procesamiento, salida,
almacenamiento y control con un
solo objetivo : proporcionar
INFORMACION
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Componentes de un Sistema Computacional
Unidad central de procesamiento
Dispositivos de
entrada
Ingresan datos
e instrucciones
a la CPU
-Teclado
-Mouse
-Pantalla sensible
al tacto
-Escáner óptico
Unidad de control
interpreta instrucciones y
dirige el procesamiento
Procesadores
de propósito
especial
Unidad aritmético-lógica
Ejecuta operaciones
aritméticas y realiza
comparaciones
Almacenamiento primario
(memoria). Almacena
Memoria
datos e instrucciones de
caché
programas durante el
procesamiento
Dispositivos de
almacenamiento
secundario
Almacena datos y
programas
para procesamiento
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Dispositivos
de salida
Comunica
y registra
información
-Unidad de
presentación visual
-Impresora
-Respuesta de audio
Unidades de disco
magnético y de cinta,
discos ópticos, etc.
Hardware

Elementos Básicos
 Placa
Base
 Microprocesador
Central (CPU)
 Unidad de Control
(UC)
 Unidad Aritmética y
Lógica (ALU)
 Buses
 Memoria

Periféricos
 Entrada
 Salida
 Almacenamiento
 Comunicaciones
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Elementos Básicos
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Placa Base (mainboard)

Elemento principal de todo ordenador, al que se
conectan todos los demás aparatos y dispositivos.
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Slots PCI/ISA
PCI son las siglas de Peripheral Component Interconnect
(Interconexión de Componentes Periféricos)
Se trata de un bus de ordenador estándar de 32/64 bits para
conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base.
Es común en PC modernas, donde ha desplazado al ISA
(Industry Standard Architecture de 16 bits). A diferencia de los
buses ISA, el bus PCI permite configuración dinámica de un
dispositivo periférico. En el tiempo de arranque del sistema, las
tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos
solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignación de IRQs y
direcciones del puerto por medio de un proceso dinámico
diferente del bus ISA, donde las IRQs tienen que ser
configuradas manualmente usando jumpers.
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Slot AGP
Es un puerto desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se
producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI.
El bus AGP es de 32 bits como PCI pero cuenta con notables diferencias como 8 canales
adicionales para acceso a la memoria RAM. Además puede acceder directamente a ésta a través
del NorthBrigde pudiendo emular así memoria de vídeo en la RAM.
La velocidad del bus es de 66 MHz.
El bus AGP cuenta con diferentes modos de funcionamiento.
AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de transferencia de 264 MB/s.
AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 528 MB/s.
AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de transferencia de 1 GB/s.
AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de transferencia de 2 GB/s.
Estas tasas de transferencias se consiguen aprovechando los ciclos de reloj del bus mediante un
multiplicador pero sin modificarlos físicamente.
El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas gráficas, y debido a su arquitectura
sólo puede haber una ranura.
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Ranuras SIMM/DIMM
SIMM (siglas de Single In-line Memory Module), memoria RAM
que fue utilizada en los sistemas cuyos buses de datos eran de 32 bits o menos.
A partir del uso de buses de 64 bits han sido reemplazados por los DIMM.
Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de
memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso
los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad.
Conector IDE/EIDE

La interfaz IDE (Integrated Device Electronics) o ATA (Advanced
Technology Attachment) controla los dispositivos de almacenamiento
masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology
Attachment Packet Interface) añade además dispositivos como las
unidades CD-ROM.
IDE significa Integrated Device Electronics --Dispositivo con
electrónica integrada-- que indica que el controlador del dispositivo se
encuentra integrado en la electrónica del dispositivo.
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Chipset
El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar
determinadas funciones del ordenador, como la forma en que
interacciona el microprocesador con la memoria RAM o la memoria
caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB, etc.
Pila
El BIOS guarda su data sensible (tipo de disco duro, fecha, hora, claves de
acceso, etc.) en una memoria del tipo CMOS, de muy bajo consumo y que
es mantenida por una pila cuando el sistema queda sin energía (se apaga
la PC). Esta pila puede durar entre 2 a 5 años y tiene voltaje de 3.5 V y es
muy similar a las del reloj solo que un poco más grande.
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Microprocesador (CPU)

Un microprocesador es un conjunto de
circuitos electrónicos altamente integrado
para cálculo y control computacional. El
microprocesador es utilizado como Unidad
Central de Proceso en un sistema
microordenador y en dispositivos
electrónicos complejos como cámaras
fotográficas e impresoras, entre otros.

Parámetros significativos de un microprocesador son la
frecuencia de reloj a la que trabajan (medida en hercios), su
ancho de bus (medido en bits), el tamaño de la palabra
(medido en bits) y el tamaño de memoria caché (medido en
kilobytes).
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Memoria Caché
Existen dos tipos de memoria caché :
L1 o interna (situada dentro del propio
procesador y por tanto de acceso aún
más rápido y aún más cara). La caché
de primer nivel contiene muy pocos
kilobytes (unos 32 ó 64 Kb)
 L2 o externa (situada entre el
procesador y la RAM). Los tamaños
típicos de la memoria caché L2 oscilan
en la actualidad entre 256 Kb y 2 Mb.

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 Las
partes lógicas que componen
un microprocesador son, entre
otras: unidad de control, unidad
aritmético-lógica, registros de
almacenamiento, memoria caché y
buses de datos, control y dirección.
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Unidad de Control



Las instrucciones se trasladan del almacenamiento
primario a la UC en donde se decodifica e interpreta.
Esta indica a otros componentes del procesador que
realicen las operaciones necesarias para ejecutar la
instrucción.
Dirige las operaciones de los componentes internos del
procesador.
Controlar el flujo de los programas, datos de entrada y
de salida del almacenamiento primario.
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Unidad Aritmético Lógica
 Esta
Unidad es la encargada de la ejecución
de las instrucciones de operaciones
aritméticas y lógicas contenidas en el
Programa Almacenado que se está
ejecutando.
SUMA cuando se trata de operaciones de suma,
multiplicación, potenciación
 RESTA cuando se trata de operaciones de resta,
división y raíz cuadrada o raíz a la "n".
 Realiza comparaciones lógicas del tipo <, >, =,
<>, etc.

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Registros
Un registro es una memoria de alta velocidad
y poca capacidad, integrada en el
microprocesador, que permite guardar y
acceder a valores muy usados,
generalmente en operaciones matemáticas.
Se miden por el número de bits que
almacenan: por ejemplo, un registro de 8
bits o un registro de 32 bits.
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Tipos de Registros




Los registros de datos son usados para guardar números
enteros.
Los registros de memoria son usados para guardar
exclusivamente direcciones de memoria.
Los registros de propósito general (GPRs o General
Purpose Registers) pueden guardar tanto datos como
direcciones. Son fundamentales en la arquitectura de las
computadoras modernas.
Los registros de coma flotante son usados para guardar
datos en formato de coma flotante.
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Buses

BUS: Es la circuitería por donde
circulan los datos que van y vienen del
microprocesador
 Datos
que se han leído o que se van a
escribir (entrada/salida).
 Direcciones: Direcciones desde donde se
va a leer (entrada) o donde se va a escribir
(salida)
 Control: Circulan las órdenes de control
(entrada/salida)
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Buses
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Memoria
Como el microprocesador no es capaz por sí solo de albergar la gran
cantidad de memoria necesaria para almacenar instrucciones y datos de
programa (por ejemplo, WORD y un texto de WORD), se emplean otros
circuitos integrados llamados chips de memoria de acceso aleatorio
(RAM, siglas en inglés). Existen diversos tipos de memoria de acceso
aleatorio. La RAM estática (SRAM) conserva la información mientras
esté conectada la tensión de alimentación, y suele emplearse como
memoria cache porque funciona a gran velocidad. Otro tipo de memoria,
la RAM dinámica (DRAM), es más lenta que la SRAM y debe recibir
electricidad periódicamente para no borrarse. La DRAM resulta más
económica que la SRAM y se emplea como elemento principal de
memoria en las computadoras.
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
La RAM es como un estante con varios casilleros
(celdas de almacenamiento), en cada uno de los
cuales se colocará un dato. Cada uno de estos
casilleros pueden contener (según el diseño interno
de la computadora) un grupo específico de bits
(llamado palabra) que se transfiere y maneja con una
sola operación. Así se tiene máquinas que trabajan
con 8 a 64 bits por palabra.
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
Cada localización de palabra tiene
asociado
un
nombre
llamado
dirección. En la RAM cualquier
localización se alcanza especificando
su dirección.
0064FDF4

El tiempo para accesar una palabra se
llama tiempo de acceso a la memoria,
que es fijo y del orden de los
nanosegundos (10-9 s).
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Memoria

Memoria interna

RAM: Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio).


ROM: Read Only Memory (memoria sólo de lectura).


Es volátil. Permite leer y escribir y se pierde al apagar el ordenador
Es permanente, no puede ser alterada y se utiliza para guardar
algunos programas fundamentales para el ordenador. Está asociada a
la BIOS.
BIOS: Basic Input / Output System.

Es una memoria especial que tiene toda la información necesaria
para hacer funcionar el ordenador correctamente y gestionar las
operaciones de entrada y salida.
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PERIFÉRICOS
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
De Entrada (Input)

De Salida (Output)

De Almacenamiento

De Comunicaciones
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Tendencias en las tecnologías
de entrada
MEDIOS /
MÉTODOS
DE
ENTRADA
Primera
generación
Segunda
generación
Tercera
generación
Cuarta generación
¿Quinta generación?
Tarjetas
perforadoras, Cinta
de papel
Tarjetas
perforadoras
Ingreso de datos
por medio del
teclado
Ingreso de datos por
medio del teclado
Dispositivos
apuntadores
Escáner óptico
Reconocimiento de voz,
Dispositivos sensibles
al tacto,
Reconocimiento de
escritura manual
TENDENCIA: hacia dispositivos de entrada directos que sean más naturales y fáciles de utilizar
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Periféricos de Entrada (Input)
TECLADO PORTÁTIL
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TECLADO
ENROLLABLE
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TECLADO VIRTUAL
LASER
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MOUSE
Inalámbricos
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Tendencias en las tecnologías
de salida
MEDIOS /
MÉTODOS
DE
ENTRADA
Primera
generación
Segunda
generación
Tercera
generación
Cuarta generación
¿Quinta generación?
Tarjetas
perforadoras,
Informes y
documentos
impresos
Tarjetas
perforadoras,
Informes y
documentos
impresos
Tarjetas
perforadoras,
Informes y
documentos
impresos,
Presentaciones de
video
Presentaciones de
video, Respuestas de
audio, Informes y
documentos impresos
Presentaciones de
video, Respuestas de
voz, Documentos
multimedia
hiperenlazados
TENDENCIA: hacia dispositivos de salida directos que comuniquen de manera natural, rápida y clara
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Periféricos de Salida (Output)
IMPRESORAS
Matricial
Láser
Inyección de Tinta
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Tendencias en los medios de
almacenamiento primario y secundario
ALMACENAMIENTO
PRIMARIO
Primera
generación
Segunda
generación
Tercera
generación
Cuarta generación
¿Quinta generación?
Núcleo magnético
Núcleo
magnético
Núcleo magnético
Memoria
semiconductora LSI
Memoria
semiconductora VLSI
TENDENCIA: Hacia grandes capacidades utilizando circuitos microelectrónicos más pequeños
ALMACENAMIENTO
SECUNDARIO
Cinta magnética
Tambor magnético
Cinta magnética
Disco magnético
Disco magnético
Cinta magnética
Disco magnético
Disco Óptico
Disco óptico
Disco magnético
TENDENCIA: Hacia capacidades gigantescas utilizando medios magnéticos y ópticos
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Periféricos de Almacenamiento
CD-Writer
Zip
Tape Backup
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Periféricos de Comunicaciones
Tarjeta de Red
Hub
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Fin
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