1 Introducción a la Informática y la Arquitectura de Ordenadores4º ESO Informática Introducción a la Informática y la Arquitectura de Ordenadores
2 INFORmación autoMÁTICAInformática (Del fr. informatique). f. Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores. INFORmación autoMÁTICA
3 Diferencia entre datos e informaciónLos datos son símbolos que describen hechos, condiciones, valores o situaciones. Un dato puede ser una letra, un número, un signo ortográfico o cualquier símbolo y que representa una cantidad, una medida, una palabra o una descripción. Los datos se caracterizan por no contener ninguna información. Los datos pueden asociarse dentro de un contexto para convertirse en información. Para ser útiles, los datos deben convertirse en información y ofrecer así un significado, conocimiento, ideas o conclusiones. Por sí mismos los datos no tienen capacidad de comunicar un significado. En general, la información es un conjunto organizado de datos, que constituyen un mensaje sobre un determinado ente o fenómeno.
4 Ordenador (Del lat. ordinātor, -ōris). 3. m. Esp. Máquina electrónica dotada de una memoria de gran capacidad y de métodos de tratamiento de la información, capaz de resolver problemas aritméticos y lógicos gracias a la utilización automática de programas registrados en ella.
5 ¿Para qué sirve un ordenador?Buena pregunta. Lo que se pretende es que una persona utilice un ordenador con un fin, con alguna aplicación. De ahí que los programas tomen el nombre de aplicación, cuando el fin de estos es ser de utilidad al usuario del ordenador. Las aplicaciones que corren en los ordenadores, utilizan los dispositivos físicos del ordenador (hardware) para tomar datos de entrada (dispositivos de entrada, como teclado, discos, la red, etc...) procesarlos (usaran la CPU, la memoria, etc...) y mostrar o guardar los resultados o datos de salida (dispositivos de salida como la pantalla, una impresora, disco, red...). Todas las aplicaciones utilizan este hardware, y para facilitar y sacar máximo provecho a su uso se crearon los sistemas operativos. Estos permiten al programador y al usuario abstraerse del uso directo del hardware, como se hacía por ejemplo en las máquinas que funcionaban con tarjetas perforadas, y usar conceptos como ficheros, ventanas, procesos, conexiones entre ordenadores. Aún alguno de estos conceptos que nos abstraen del uso directo del hardware son básicos en exceso y en ocasiones nos encontramos con que las aplicaciones utilizan lo que se llama "middleware" que nos permite por ejemplo manejar bases de datos en lugar de ficheros, certificados digitales, flujos de datos multimedia, y otras vaciladas varias. Los ordenadores actuales, mediante sus sistemas operativos, permiten que el usuario pueda interaccionar con ellos con dispositivos tan complejos como el ratón, ejecutando varias aplicaciones con la sensación de que se ejecutan al mismo tiempo, permitiendo su uso por parte de diversos usuarios sin que se molesten entre ellos, guardando sus datos en bases de datos, o enviándolos a ordenadores remotos mediante sus tarjetas de red. La estructura que por tanto vamos a ver es la del cuadro de abajo, empezando por el hardware, el sistema operativo y luego nos centraremos definitivamente en la aplicación.
6 Hardware y Software Hardware. 1. m. Inform. Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora. Software. 1. m. Inform. Conjunto de programas, instrucciones y reglas informáticas para ejecutar ciertas tareas en una computadora.
7 Codificación de la informaciónEn informática es frecuente codificar la información. Codificación es la transformación que representa los elementos de un conjunto mediante los de otro de tal forma que a cada elemento del primer conjunto le corresponde un elemento distinto del segundo. Por ejemplo: -El código de provincia en las matrículas de los coches. -El código de enfermedades por la OMS. -El numero de carnet de identidad.
8 Codificación de la información (II)En el interior de los ordenadores la información se almacena y se transfiere de un sitio a otro según un código binario representado por 0 y 1. En el interior de los ordenadores se efectúan automáticamente los cambios de código oportunos para que en su exterior la información sea directamente comprendida por los usuarios. La unidad más elemental de la información es un valor binario, conocido como BIT. BInary digiT
9 Código Binario Un bit es, por tanto, una posición o variable que toma el valor 0 ó 1.Obviamente la capacidad mínima de almacenamiento de información en el interior de un ordenador es el bit, pudiéndose medir la capacidad de memoria de un ordenador en bits. Unidad Abreviatura Potencia de 2 Bytes Bits Byte B 1 8 Kilo KB 10 1.024 8.192 Mega MB 20 Giga GB 30 Tera TB 40 Peta PB 50
10 Otras definiciones… Instrucción Es un conjunto de símbolos que representan una orden de operación o tratamiento de un ordenador. Las operaciones suelen realizarse con o sobre los datos. Algunos tipos de instrucciones son: de transferencia de datos, de entrada de datos, de salida de datos, de transferencia interna, de tratamiento de datos...
11 Otras definiciones… (II)Programa Conjunto ordenado de instrucciones que se dan al ordenador indicándole las operaciones o tareas que debe realizar; se ejecutan secuencialmente. Las instrucciones se forman con elementos o símbolos tomados de un determinado repertorio y se construyen siguiendo unas reglas precisas.
12 Otras definiciones… (III)Datos Elementos que son objeto de tratamiento. Formalmente se definen como el conjunto de símbolos utilizados para representar o expresar un hecho, una idea, un número,...en la forma adecuada para ser objeto de tratamiento. Información Conjunto de datos e instrucciones necesarias para que el ordenador ejecute una tarea.
13 Arquitectura de ordenadoresEstructura lógica y física de los componentes de un ordenador
14 Arquitectura Von NeumannJohn von Neumann (1903 – 1957)
15 Arquitectura Von Neumann (II)UAL Unidad Aritmético-Lógica (ALU) Contiene los circuitos electrónicos con los que se hacen operaciones de tipo aritmético (sumas,restas,etc) y de tipo lógico (comparar dos números, operaciones de álgebra de Boole binaria, etc...). También se puede denominar unidad de tratamiento, ya que aparte de considerar circuitos específicos que realiza las operaciones aritmético-lógicas, se consideran otros elementos auxiliares por donde se transmiten o almacenan temporalmente los datos para operar con ellos.
16 Arquitectura Von Neumann (III)UC Unidad de Control (CU) Es la que se encarga de controlar todo el sistema interno y dirige todos sus componentes. Esta unidad controla tanto la ejecución de programas, seleccionando las instrucciones, teniendo acceso a los datos almacenados en la memoria o en los archivos, como controlando los datos que llegan a él desde los periféricos o que salen de él hacia los periféricos.
17 Arquitectura Von Neumann (IV)Memoria Principal Es un dispositivo electrónico capaz de almacenar información a los que se puede acceder en cualquier momento. Es importante que su capacidad sea suficiente para almacenar los datos y programas necesarios para cualquier trabajo. Puede ser borrada, por lo que su contenido puede ser cambiado en cualquier momento .Cuando el programa o los datos se copian en un área de la memoria, el contenido anterior de la memoria se destruye. Únicamente se encuentran en memoria los datos y el programa que se está ejecutando en un momento dado.
18 Tipos de Memoria Memoria RAM (Random Access Memory)Almacena los programas e instrucciones que se estén ejecutando en un instante dado Es volátil Memoria ROM (Read Only Memory) Contiene el firmware y algunos programas de arranque No es volátil Memoria Flash Es una evolución de la EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) Presente en pendrives, MP3, tarjetas para cámaras, etc…
19 La placa base
20 La placa base (II) Conectores internosTambién llamados ranuras de expansión o slots. Su uso no está predefinido IDE (Integrated Drive Electronics) / ATA (Advanced Technology Attachment): Controlan dispositivos de almacenamiento masivo de datos (HDDs, DVDs, CD-ROMs…) ISA (Industry Standard Architecture) / PCI (Peripheral Component Interconnect) : Alojan tarjetas de expansión AGP (Accelerated Graphics Port): Exclusivamente para tarjetas gráficas
21 La placa base (III) PuertosConectan periféricos de E/S a la placa base Paralelo: Impresoras y escáneres (está siendo desplazado por el USB) USB (Universal Serial Bus): Alcanza velocidades de hasta 60 MB/s. USB 3.0 llega a 600 MB/s Firewire (IEEE1394): Cámaras, vídeos, teléfonos, discos duros externos… IrDA (Infrared Data Association): Velocidades hasta 4 MB/s por infrarrojos
22 Unidades de Almacenamiento internoDisco duro magnético Aleación de aluminio recubierta de una aleación magnética Partes: Plato: Cada uno de los discos Cara: Cada uno de los lados de un plato Pista: Cada una de las circunferencias concéntricas sobre las cuales se disponen en línea los datos Sector: Cada una de las partes de igual tamaño en que se divide la circunferencia de una pista
23 Unidades de Almacenamiento externoCD-ROM (Compact Disc – Read Only Memory) Policarbonato y aluminio reflectante, recubierto de plástico De 700 MB y 800MB DVD (Digital Versatile Disc) Semejante al CD-ROM, pero con mayor densidad en las pistas y en la grabación de las hendiduras De 4’7 GB (doble capa, 8’5 GB) Blu Ray Utiliza una menor onda de longitud del láser (25 GB / Capa) Hasta 50 GB (en el futuro, 16 capas 400 GB) Memoria USB No tiene una vida infinita (20 años / Un millón de grabaciones Memoria tipo EEPROM
24 Periféricos de entradaTeclado Teclas en matriz de interruptores Cuando un interruptor se cierra, un microcontrolador en el teclado identifica la tecla según sus coordenadas El microcontrolador acude a una tabla en la ROM del teclado y calcula un código Ese código se envía al procesador del ordenador para que lo interprete Ratón Básicamente hay tres tipos: Mecánico: la bola mueve dos rodillos (X e Y). En el extremo de los rodillos hay una rueda con ranuras y a cada lado de ambas un emisor y un receptor de luz, de forma que al girar el movimiento es recogido por los sensores Óptico: un sensor fotografía la superficie y detecta las variaciones entre fotografías Trackball: los dedos mueven una bola en el dispositivo
25 Periféricos de salida Monitor CRT (Tubo de Rayos Catódicos)Tres cañones (RGB) disparan un haz de electrones contra una pantalla de material fosforescente dividida en píxeles (celdas) LCD (Cristal Líquido) Líquido situado entre dos pantallas de vidrio paralelas. Con la polarización adecuada, las moléculas del líquido se agrupan y reflejan o absorben más o menos luz. Las TFT son variantes formadas por transistores Plasma Los píxeles contienen neón y xenón. Unos electrodos hacen que el gas se ionice, formando el plasma. Al colisionar los iones del gas emiten fotones
26 Periféricos de salida (II)Impresoras Matriciales Una aguja o rueda golpea contra una cinta con tinta. De inyección/chorro de tinta Al calentar los inyectores las burbujas de tinta son expulsadas hacia el papel Láser La luz de un láser incide sobre un tambor fotosensible que crea en el rodillo una imagen electrostática del documento a imprimir; al pasar por el depósito donde está el tóner, éste se queda adherido al tambor, que luego será transferido al papel mediante presión y calor Térmicas Se necesita un papel especial (termosensible). La impresión se produce al poner en contacto el papel con una serie de agujas calientes