fundamentos de informática - el ordenador (el hardware) 2...

1

Fundamentos de Informática2. Conceptos Básicos

Fundamentos de InformáticaGrado en Ingeniería Química

2

Contenidos

- El Ordenador (el hardware)

- El Software

- La información en el ordenador

- El bit y sus unidades de medida

- Sistemas de numeración

- Almacenamiento de datos

- El manejo de la información: programas

3

Tema 2. Conceptos Básicos

El ordenador

4

El ordenador

CPUUnidad de ControlUnidad Aritmético-lógicaRegistros

5

El ordenador

Memoria PrincipalRAM

DatosProgramas

ROM

Memoria SecundariaDiscos Duros

6

El ordenador

Periféricos (entrada / salida)ConsolaAlmacenamiento masivoComunicacionesImpresiónMultimediaPeriféricos específicos…

2

7

PC

El ordenador

8

PC

El ordenador

9

PC

El ordenador

10

Superordenador Mare Nostrum(centro de supercomputación, Barcelona)

El ordenador

11

Otros periféricos

El ordenador

TAC

12

Otros periféricos

El ordenador

Analizador Químico

3

13

Otras máquinas digitales programables

El ordenador

Tablet

14

Otras máquinas digitales programables

El ordenador

PDA Smartphone

15

Otras máquinas digitales específicas

El ordenador

mp3 ebook

16


El software

17

El software

Software: Es el conjunto de los programas de

cómputo, procedimientos, reglas, documentación y datos asociados que forman parte de las operaciones de un sistema de computación.

Software: Soporte lógico de un ordenador

Software: aplicaciones, programas, datos….

18

El software

Software de sistema:Sistema OperativoControladores (drivers)Herramientas

UtilidadesSoftware de programación:

Compiladores, Interpretes

EditoresDepuradores

Software de aplicación:

(ofimática, cálculo, juegos, etc.)

4

19

El software

Se organiza en capas

HardwareComunicación Básica

Núcleo del Sistema OperativoGestión del sistemaInterfaz

Programas y aplicaciones

20

Sistemas operativos comerciales

El software

Windows

MacOs

Unix

Linux

Simbian

Android

Iphone OS

21


La información en el ordenadorEl bit y sus unidades de medida

22

La información en el ordenador

El bit : Binary DigitUn dígito binario

Dos niveles de voltaje

Dos valores

1 – 0

Binario:Sistema de numeración que usa dos cifras

El bit y sus unidades de medida

23

El Byte



Con un bit podemos decir poco. Con la agrupación de

8 bits (byte) podemos decir algo más.

1 0 1 0 1 0 0 1

1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0

24



Memoria de computadora de 1980

donde se pueden ver los bits físicos. Este conjunto de unos 4x4

cm. corresponden a 512 bytes

5

25

Unidades de medida

1024 bytes ≡ 1 kilobyte KB1024 KB ≡ 1 Megabyte MB1024 MB ≡ 1 Gigabyte GB1024 GB ≡ 1 Terabyte TB1024 TB ≡ 1 Petabyte PB1024 PB ≡ 1 Zettabyte ZB1024 ZB ≡ 1 Yottabyte YB

1024=210



1024 bits ≡ 1 kilobit Kb1024 Kb ≡ 1 Megabit Mb1024 Mb ≡ 1 Gigabit Gb1024 Gb ≡ 1 Terabit Tb1024 Tb ≡ 1 Petabit Pb1024 Pb ≡ 1 Zettabit Zb1024 Zb ≡ 1 Yottabit Yb

26


La información en el ordenadorSistemas de numeración

27

Sistema de numeración decimal

Base 10: decimal 0..9


Sistemas de numeración

28

Sistema de numeración binario

Base 2: binario 0,1

Contemos en binario



29

Sistema de numeración octal

Base 8: octal 0..7

Contemos en octal



30

Sistema de numeración hexadecimal

Base 16: hexadecimal 0..9,A,B,C,D,E,F

Contemos en hexadecimal



6

31

Conversión binario a decimal

1 0 101

2021222324

124816

16 + 4 + 1 = 21



32

Conversión decimal a binario

Dividir el número continuamente entre 2. Se toma, a la inversa, el último cociente y los restos



33

Conversión decimal a binario

Dividir el número continuamente entre 2. Se toma, a la inversa, el último cociente y los restos

N C R131 65 165 32 132 16 016 8 08 4 04 2 02 1 01 0 1

10000011131



34

Tabla de sumar

0 + 0 = 00 + 1 = 11 + 0 = 11 + 1 = 10

Sumar en binario

1 0 1 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1+

1 1 1 1 1 0 0 1



35

Tabla de restar

0 – 0 = 01 – 0 = 11 – 1 = 00 – 1 = 1 y acarreo de 1

Restar en binario

1 0 1 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1-

0 1 0 1 1 0 1 1



36

Operaciones lógicas en binario

AND

0 AND 0 = 00 AND 1 = 01 AND 0 = 01 AND 1 = 1

1 0 1 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1AND

0 0 0 0 1 0 1 0



7

37


OR

0 OR 0 = 00 OR 1 = 11 OR 0 = 11 OR 1 = 1

1 0 1 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1OR

1 1 1 0 1 1 1 1



38


NOT

NOT 0 = 1NOT 1 = 0

1 0 1 0 1 0 1 0NOT

0 1 0 1 0 1 0 1



39

El octal

Conversión rápida y directa al binario1 dígito octal = 3 dígitos binarios (23=8)

0 0001 0012 0103 0114 1005 1016 1107 111

1100011 001 100 011 1438

010 001 1112178 10001111



40

El Hexadecimal

Conversión rápida y directa al binario1 dígito hexadecimal = 4 dígitos binarios (24=16)

10110011 1011 0011 B316

1100 1010CA16 11001010

0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 0111

8 10009 1001A 1010B 1011C 1100D 1101E 1110F 1111



41

Decimal → Octal y Hexad.

74D1612328



42

Octal → Decimal

0 1 232

8081828384

18645124096

(512 x 1) + (64 x 2) + (8 x 3) + (1 x 2) = 666



8

43

Hexadecimal → Decimal

0 0 D47

160161162163164

116256409665536

(256 x 7) + (16 x 4) + (1 x 13) =

1792 + 64 + 13 = 1869



44

Cualquier Base→ Decimal

Teorema Fundamental de la Numeración

El valor en el sistema decimal de una cantidad expresada en otro

sistema cualquiera de numeración, viene dado por la fórmula

X0B0 + X1B

1 + X2B2 + X3B

3+….+XnBn

X4

B0B1B2B3B4

X3 X2 X1 X0



45

Hexadecimal ↔ Octal

A través del binario (o decimal)

Octal ↔ Binario ↔ Hexadecimal



46


La información en el ordenadorAlmacenamiento de datos

47

Números naturales

Con 4 bits podemos almacenar números entre el 0 y el 15

24 = 16 = 0 .. 15

0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 0111

08 100009 100110 101011 101112 110013 110114 111015 1111


Almacenamiento de datos

48

Números naturales

4 bits 24 16 0 .. 158 bits 28 256 0 .. 2552 bytes 216 65.536 0 .. 65.5354 bytes 232 4.294.967.296 0 .. 4.294.967.295



9

49

Números enteros

Con 4 bits: un bit para el signo y tres bits para la cantidad

0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 0111

-0 1000-1 1001-2 1010-3 1011-4 1100-5 1101-6 1110-7 1111

Inconvenientes

Dos codificaciones para el cero

x + (-x) <> 0



50

Números enteros

Naturales Enteros4 bits 0 .. 15 -7 .. 78 bits 0 .. 255 -127 .. 1272 bytes 0 .. 65.535 -32767 .. 32767



51

Números enteros en complemento a 2Para los números negativos:

Se toma el número positivoSe halla el complemento (NOT)

Se suma 1

0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 0111

-1 1111-2 1110-3 1101-4 1100-5 1011-6 1010-7 1001-8 1000



Ventajas

Una codificación para el cero

x + (-x) = 0

0011 (3)

+ 1101 (-3)0000

1111+ 0001

0000

1100+ 0001

1101

Ej : (3) 0011

52

Números Reales:Representación en punto flotante

Signo parte entera parte decimal



Notación científica con la que se pueden representar números reales extremadamente grandes y pequeños de una manera muy eficiente y compacta, y con la que se pueden realizar operaciones aritméticas.

11000111111 00111Representación Normal (16 bits)

Puedo representar -950,8pero no 0,0000009508

53

Números RealesRepresentación en punto flotante



Normal Coma Flotante

0,00271828 2.71828 x 10-3

0,0271828 2.71828 x 10-2

0,271828 2.71828 x 10-1

2,71828 2.71828 x 10 0

27,1828 2.71828 x 10 1

6 dígitos

significativos

54




Si se tiene un número real con muchos dígitos significativos, y la notación en coma flotante no permite tantos, debemos redondear el número.

Ej: con 6 dígitos significativos: 0,027182752 = 0,0271828 = 2.71828 x 10-2

En informática se utiliza la notación compacta para representar los números en coma flotante.

Ej: 2.71828 x 10-2 = 2.71828e-21.35612 x 104 = 1.35612e+4

10

55


- 271828 -2

Ejemplo de codificación

Signo: 1 bitExponente: 8 bitMantisa: 23 bits

-0,0271828 = -2.71828 x 10-2

Signo mantisa exponente



56

Representación de texto

Código ASCII7 bits (octavo del byte para control de paridad)128 caracteres

Primeros 32 son caracteres de control

Espacio = 32A = 65

a = 97

Pepe = 80 101 112 101

Otras codificaciones

ASCII extendido: 8 bits : 256 caracteres

UNICODE: 32 bits



57

Representación de imágenes



58

Representación de imágenes



Imagen

Se almacena el color de cada píxel.

Ej: 24 bits por píxel

Como cada píxel se codifica como una mezcla de rojo (R), verde (G) y azul (B),

se asigna un byte (256 tonos) a cada

color.

< R, G, B >< 10101010, 10101010, 10101010 >

Cabecera

Imagen

59


El manejo de la información: programas

60


ProgramasConjunto de instrucciones

para procesar los datos

Datos de Entrada

Datos deSalida Programa

11

61

Lenguaje máquina


0000 00001000 00010000 000100101001 1010 010100010001 101100 101 001 101011110110 1010100 100101010101110 001010101010 00101010101 1010001 101100 101 001 101011110110 1010100 100101010101110 001010101010 00101010101 1010001 101100 101 001 101011110110 1010100 100101010101110 001010101010 00101010101 101

62

Lenguaje máquina


Código directamente entendible por

el ordenador (cpu)

En binarioTotalmente dependiente del hardware

Difícil de codificarPoco fiable

Muy dependiente del hardwareMuy rápido

<Instrucción, valores>

Sumar: 0000 direcc1 direcci2 direcc3

Suma el valor almacenado en la dirección1 con el la dirección2 y lo deja

en dirección3

Ej: Sumar 8 + 16

0000 00001000 00010000 00010010

63


code segmentmenu proc near

assume cs:code,ds:data,ss:pila

push dsxor ax,axpush axmov ax,datamov ds,axxor dx,dx

;interlineado

mov ah,02hmov dl,10

int 21hmov ah,02hmov dl,13

int 21h

;imprime seleccion de menu

mov ah,09hmov dx,offset label1

int 21h

Lenguaje ensamblador

64

Lenguaje ensamblador


Muy cercano al código máquina

Sumar: ADD M N PSuma el valor M con el N y lo guarda en P

Más entendibleTotalmente dependiente del hardware

Poco fiableMuy dependiente del hardware

Muy rápido

No se puede ejecutar directamente

Necesita un traductor

Ensamblador -> código máquina

Hoy en día solo se usa para aplicaciones

en tiempo real, control de procesos, control de dispositivos electrónicos, etc.

65

Lenguajes de alto nivel


usescrt;

varnumero,limite,contador : integer;

beginClrScr;

Write('Numero: ');

Readln(numero);

limite:=numero;

numero:=1;

for contador:=1 to limite dobegin

numero:=numero*contador;

end;

write('Factorial: ',numero);

ReadKey;

end.

Cálculo del factorial de un número

66

Lenguajes de alto nivel


Diseñados para que las personas puedan programarIndependiente de la máquina: programas portablesRápido aprendizaje

Escritura basada en lenguaje humano (read, write, open…)Fácil de modificarMenos rápido

Más consumo de memoria

Necesita un programa para traducir el código de alto nivel en código máquina

CompiladorIntérprete

12

67

Lenguajes compilados e interpretadosCompilador

El código fuente es el programa escrito por el programador en un lenguaje de alto nivel.

El código máquina es el programa en un formato directamente entendible por la CPU.

El compilador convierte un programa de alto nivel en un programa en código máquina.

Se ejecuta el código máquina.

Se detectan muchos errores antes de ejecutar

El código es rápido y más fácil de depurar


CódigoFuente(Hola.c)

CompiladorCódigo

máquina(Hola.exe)

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Lenguajes compilados e interpretados

Intérprete

1. El intérprete lee la primera instrucción del programa fuente2. Comprueba si es correcta3. Convierte la instrucción a código máquina

4. Ejecuta el código máquina5. Lee la siguiente instrucción6. Vuelve al paso 2


• Se puede ir ejecutando según llega el código (ej: html)• Es más lento

• El código máquina es menos óptimo.• Todos los errores son en tiempo de ejecución• Hay errores difícilmente detectables (hasta que no se

ejecuta una condición no se sabe si va bien)

69

- Desordenada- Estructurada

- Modular- Orientada a objetos - Imperativos

- Declarativos- Lógicos

- Funcionales- Bases de datos

- Web-Industriales

- Disp. móviles


Lenguajes

-Fortran-Basic-Pascal-Prolog-ADA

-C / C++-Java-XML

…

70


Lenguajes

71

Creado en 1978Estandarizado por ANSIAlto Nivel

CompiladoPropósito generalMuy rápido

Soporte en todos los ordenadoresMuy flexible

Modular, Basado en funciones


Lenguaje C / C++

Profesional

Se pueden construir Sistemas

Operativos, sistemas en tiempo real, aplicaciones de comunicaciones, etc.

Portable

Existen muchas librerías creadas por los usuarios.

72

Conceptos básicos

- - - - - -

fundamentos de informática - el ordenador (el hardware) 2...

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