Conceptos Básicos del Computador

La computadora es un dispositivo electrónico o sistema digital, con tecnología microelectrónica,capaz de recibir, almacenar, procesar y suministrar información en forma de datos, a través de ungrupo de instrucciones contenidas en un programa para realizar tareas específicas tales comocálculos sobres datos numéricos, ordenando una lista de datos, graficando información etcetera otambién podríamos decir que es dispositivo electrónico capaz de procesar grandes volúmenes de información en periodos de tiempos muy cortos.

Un Dato es la información del ser humano representada simbólicamente a través de letras y dígitos en la computadora.

La característica principal que distingue una computadora de otros dispositivos similares, como una

calculadora no programable, es que puede realizar tareas muy diversas cargando distintos programas en la memoria para que el procesador los ejecute.

En una computadora podemos distinguir dos grandes áreas de trabajo:

 Hardware

 Software

Hardware es todo lo tangible lo que podemos ver del equipo, la parte física del sistema mientras que

el Software es todo lo intangible lo que no podemos ver la parte lógica del sistema conformada por

todos los programas que podemos instalar en el computador.

El Hardware estaría constituido básicamente de la siguiente manera:

1. Microprocesador

2. Memorias.

3. Dispositivos de entrada y salida (Periféricos).

Estos tres elementos están interconectados a través de un conjunto de líneas que llevan

instrucciones (bus de control), datos (bus de data) y las direcciones de las posiciones de las

memorias y de los dispositivos (bus de direcciones) y las líneas a travez de las cuales fluye el la

electicidad con alimentamos al computador (bus de alimentación).

1. Microprocesador o CPU (Central Processing Unit):

El microprocesador es el chip más importante de cualquier computador. Sin él la computadora no

podría funcionar. Estos se describen en términos de su longitud de palabra, su velocidad y la

cantidad de memoria que pueda direccionar.

 Unidad Central de Proceso: es la encargada de ejecutar las órdenes dadas a la computadora

su función es coordinar todas las actividades de la computadora. Cuando la computadora

corre un programa, interpreta cada una de las instrucciones del programa, y las ejecuta en

orden,

 El Microprocesador es el elemento más importante de cualquier computador. Sin él la

computadora no podría funcionar. Estos se describen en términos de su longitud de palabra, su

velocidad y la cantidad de memoria que pueda direccionar, antes de entrar a detallar estos

conceptos vamos definir que es Bit y Byte.

Bit

Es la unidad más pequeña de información que puede manejar el computador, el termino proviene de

<<BInary digiT>> (digito binario), Un bit se almacena y se transmite como una señal que puede estar

en dos estados activa (on o 1) o inactiva (off o cero), en otras palabras un bit solo puede representar

o un uno o un cero.

Byte

Un byte son ocho bits, los cuales son usados para representar caracteres (a-z), números y

caracteres especiales.

Longitud de palabra o palabra simplemente: Es un número fijo de bits que se maneja como una unidad en

un sistema de computación en particular, los microprocesadores de las generaciones actuales tiene palabras

de 16, 32 y 64 bits cada una requiere de 2, 4 y 8 bytes. Un computador de 16 bits de palabra maneja un

mayor volumen de información que uno de 8 Bits

Velocidad del procesador: Se mide en diferentes unidades según el tipo de computador: para

microcomputadoras o PC, esta velocidad se mide en MHz (Megahertz).. Un Hertz es un ciclo por segundo un

computador que tenga un procesador con esta velocidad procesaría una instrucción por segundo, cuando

hablamos de un Megahertz significa que nuestro procesador procesa 1.000.000 instrucciones por segundo

(ojo un Kilohertz son 1000 hertz y un megahertz son 1000 kilohertz).

Un microprocesador con las siguientes características: longitud de palabra de 64 bits, una velocidad de 3

Gigahertz (un Ghz equivale a 1000 megahertz) y capacidad para direccionar una memoria de 2 Gigabyte, en

función de estos datos determine: qué cantidad de información en bytes es capaz de manejar este

microprocesador por vez, cuantas instrucciones por minuto ejecuta y qué cantidad de caracteres almacenaría

la memoria que él puede direccionar.

Buses (Pistas)

Es un racimo de conductores eléctricos que atraviesa la computadora, hay conectores que permiten enchufar

diferentes componentes al bus como la CPU, los dispositivos de entrada y salida, memorias etc. A través de

los buses, la CPU puede acceder a la memoria de trabajo para interpretar las instrucciones de un programa

ejecutable o para leer, modificar o trasladar los datos ahí ubicados. El bus principal se divide en varios buses:

 De Alimentación

 De Control

 De Direcciones

 De Datos

Bus de alimentación: hace llegar la corriente que llega de la fuente de alimentación a los distintos

componentes de la computadora.

Bus de Control: llevan las órdenes de control de los diferentes dispositivos del computador, esto significa

que cuando queremos imprimir un documento la instrucción de impresión la recibe el microprocesador, el

cual la interpreta, seguidamente este ordena a la impresora que realice esta tarea enviando dicha orden por

el bus de control, una vez que la impresora a realizado la tarea, se lo comunica al procesador por esta misma

vía.

Bus de direcciones: llevan las direcciones que se utilizan para distinguir entre los varios dispositivos de

entrada y salida y las miles de celdas de memoria de la computadora, o sea, a través de el se establece el

destino de los datos que el microprocesador y otros componentes colocan en el bus de datos. Por ejemplo,

cuando se desea mover una información de una celda a otra se realizan los siguientes pasos:

a) Se pone en el bus de direcciones la dirección de la celda cuyo dato queremos transferir.

b) A continuación se transfieren los datos de la celda de memoria actualmente direccionada al bus de

datos.

c) La dirección de la celda a la cual se quieren transferir se coloca en el bus de direcciones.

d) Finalmente se transfieren los datos de bus de datos a la celda direccionada

Bus de datos: transporta la información que se han leídos o se van a escribir en los dispositivos de entrada y

salida o en las celdas de memoria.

2. Memoria:

Su misión consiste en almacenar datos y programas. La memoria puede verse como una colección

de celdas individuales (como un panal de abejas), cada una de las cuales lleva asociado un número

al que se le da el nombre de dirección

 Random Access Memory (RAM): es el lugar donde la computadora coloca la información y

los procesos (programas) que la están manipulando a fin de obtener resultados. Su contenido

se pierde al apagar la computadora, por eso se dice que esta memoria es volátil, es la

memoria acezada por el usuario..

 Read Only Memory (ROM): contiene las órdenes iniciales que ejecuta la computadora al

encenderse. Contiene, también, los procesos básicos para manejar y controlar todos las

partes electrónicas y dispositivos que acompañan al microprocesador.

La capacidad de almacenamiento de la memoria se mide en MB (Megabytes) o GB (Gigabytes) hay

que tomar en consideración un KB (Kilobyte) son 1024 bytes y no 1000 como lógicamente cabria

suponer. Por lo tanto un computador que tenga en su memoria principal (RAM) 512 MB significa que

esta memoria es capaz de almacenar 512 x 1024 = 524.288 KB o 524.288 x 1024 = 536.870.912

bytes (caracteres), si asumimos que un hoja tamaño carta se pueden colocar 1000 caracteres esto

implicaría que esta memoria estaría en capacidad de almacenar unas 536.871 páginas tamaño

carta. En general la capacidad de almacenamiento de la RAM es mucho mayor que la de la ROM.

3. Periféricos o Dispositivos de Entrada y Salida:

Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la computadora

se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan la información,

sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal (RAM).

 Unidades o dispositivos de Entrada: Captan y envían los datos al dispositivo que los

procesará, según las ordenes ejecutadas por la Unidad Central de proceso. A través de estas

unidades el ser humano introduce información en la computadora. Ejemplos de unidades de

entrada: Teclado, Mouse, Escáner, Cámara Web, Micrófono, Joystick, entre otros.

 Unidades o dispositivos de Salida: Son dispositivos que muestran o proyectan información

hacia el exterior de la computadora. La mayoría son para informar, alertar, comunicar,

proyectar o dar al ser humano cierta información. Ejemplos de unidades de salida: Monitor,

Impresora, Altavoces, Auriculares, entre otros.

 Unidades de comunicación: Son los dispositivos que se encargan de comunicarse con otras

máquinas o computadoras, ya sea para trabajar en conjunto, o para enviar y recibir

información. Ejemplos de unidades de comunicación: Fax-Modem, Tarjetas de Red, Wireless

y Bluetooth, Controladores USB e Infrarrojos, entre otros.

 Unidades de almacenamiento o Memorias auxiliar: Son los dispositivos que almacenan

información por bastante tiempo. La memoria RAM no puede ser considerada un periférico de

almacenamiento, ya que su memoria es volátil y temporal. Ejemplos de unidades de

almacenamiento: Disco Duro, Grabador o lector de CD, DVD, HD-DVD y Blu-ray, Memoria

Flash, Memoria portátil, disquete, entre otros.

El Software es quién al ejecutar una tarea da un ambiente de inteligencia similar a la del ser humano

(y a veces hasta sorprendente) por parte de la computadora, a la que se le conoce como inteligencia

aparente. Según su función, el software se clasifica en tres grandes grupos:

Software de sistema: es la parte que permite funcionar al hardware. Su objetivo es aislar tanto

como sea posible al programador de aplicaciones de los detalles del computador particular que se

use, especialmente de las características físicas de la memoria, dispositivos de comunicaciones,

impresoras, pantallas, teclados, etc. Incluye entre otros: Sistemas operativos, Controladores de

dispositivos, Herramientas de diagnóstico. Software del sistema: es el soporte lógico que controla

el funcionamiento del equipo físico. Este conjunto de programas reciben el nombre de Sistema

Operativo. Los sistemas operativos construyen recursos de alto nivel que denominaremos virtuales,

a base de encubrir (ocultar) los realmente existentes de bajo nivel, que denominaremos físicos. Por

lo tanto desde el punto de vista del usuario la maquina física es convertida por el sistema operativo

en una maquina virtual, que a diferencia de la física es más cómoda de utilizar.

Un driver o controlador de dispositivo es un programa que facilita la comunicación entre un sistema

operativo y un periférico. A menudo, el driver se ocupa de establecer una interfaz para la utilización

del hardware recientemente instalado.

Una Herramienta de Diagnóstico es un programa que comprueba la computadora para buscar

determinados problema

 Software de programación: proporciona herramientas para ayudar al programador a escribir

programas informáticos y a usar diferentes lenguajes de programación de forma práctica,

Incluye entre otros: Editores de Texto, compiladores, intérpretes, enlazadores, depuradores.

 Software de aplicación: permite a los seres humanos llevar a cabo una o varias tareas más

específicas, en cualquier campo de actividad susceptible de ser automatizado o asistido, con

especial énfasis en los negocios.

En la asignatura Programación I, se iniciara en el área de software de programación, desde el punto

de vista de resolver problemas usando un lenguaje de programación, cuyo resultado final será un

inicio a un software de aplicación.

Por otro lado, el software puede existir dentro de una computadora en tres formas diferentes:

Código fuente: escrito por programadores. Contiene el conjunto de instrucciones destinadas a la

computadora. El conjunto de instrucciones no está escrito en un lenguaje que la computadora pueda

entender directamente, ya que está escrito en lenguaje del ser humano (lenguaje de programación).

Código objeto: resultado del uso de un compilador sobre el código fuente. Consiste en una

traducción de éste último hacía el lenguaje nativo de la computadora (byte). El código objeto no es

directamente inteligible por el ser humano, pero tampoco puede ser ejecutado por la computadora ya

que le falta añadir fragmentos de código objeto para ser directamente funcional en la computadora

donde quiere colocarse a trabajar.

Código ejecutable: resultado de enlazar uno o varios fragmentos de código objeto. Constituye un

archivo binario con un formato tal que el sistema operativo es capaz de cargarlo en la memoria de

una computadora, y proceder a su ejecución.

En la asignatura Programación I, se desarrollarán programas fuentes, que nosotros seremos

capaces de leer e interpretar, pero que para ser ejecutado por la computadora, es necesario generar

el código objeto y añadir los fragmentos objetos que permitirán al sistema operativo cargarlo en

memoria y ejecutarlo. Estas acciones de llevar a código objeto y enlazar los fragmentos necesarios

para que pueda ser ejecutado por el sistema operativo, forman parte del entorno donde se escribirán

las instrucciones de los programas, haciéndolos independientes del programador, y didácticamente

hablando, fijando más la atención en el diseño del programa.

Hay una diferencia que puede marcar un lenguaje de programación uno de otro y es sí es un

lenguaje interpretado, compilado o compilado e interpretado.

Que es un lenguaje interpretado:

Básicamente un lenguaje interpretado es aquel en el cual el código fuente, escrito por el

programador en un lenguaje de alto nivel, es traducido por el intérprete a un lenguaje entendible para

la máquina paso a paso, instrucción por instrucción. El proceso se repite cada vez que se ejecuta el

programa. De tal manera que cada vez que se ejecuta el programa toma cada una de las

instrucciones del código fuente y las traduce una por una para que la maquine las pueda ejecutar.

La principal desventaja de estos lenguajes es el tiempo que necesitan para ser interpretados. Al

tener que ser traducido a lenguaje máquina con cada ejecución, los hace más lentos que los

lenguajes compilados. Ejemplos de estos programas tenemos Ruby, Python, PHP, Perl, Smalltalk,

MATLAB etcétera.

Que es un lenguaje compilado:

Un lenguaje compilado es aquel cuyo código fuente, escrito en un lenguaje de alto nivel, es traducido

por un compilador a un archivo ejecutable entendible para la máquina en determinada plataforma.

Con ese archivo se puede ejecutar el programa cuantas veces sea necesario sin tener que repetir el

proceso de traducción, por lo que el tiempo de espera entre ejecución y ejecución es ínfimo. Ejemplo

de estos lenguajes C, C++, Fortran, Pascal y Visual Basic. La traducción del programa completo se

realiza en una sola operación denominada compilación del programa; es decir, se traducen todas

las instrucciones del programa en un solo bloque

Que es un lenguaje compilado e interpretado:

Es aquel que combina los dos procesos anteriormente descritos, de la siguiente manera: primero

usando el compilador se toma el código fuente y se traduce totalmente a un conjunto de

instrucciones (entendibles por la maquina llamadas ByteCode), las cuales se almacenan en un

archivo, segundo concluida la compilación, mediante el uso del intérprete se interpreta y ejecuta

cada una de la instrucciones almacenadas el archivo con las instrucciones en Bytecode, no llevando

a cabo el proceso de traducción como ocurre en los programas interpretados. La mayor ventaja de

este proceso que una vez llevada a cabo la compilación el producto de esta puede ser ejecutado en

cual cualquier sistema operativo siempre y cuando se encuentre instalado en el mismo el intérprete

correspondiente. Ejemplo Java, Python.

Unidades de Informacion

En vista a la naturaleza de la computadora, ella no es capaz de manejar la información de

la misma manera como lo hacen los seres humanos, es decir, en letras, palabras y números.

Se hizo necesario, entonces, establecer una relación entre la manera que maneja la

información una computadora y la manera como la maneja el ser humano. La

computadora, como dispositivo electrónico, establece dos posibles valores de información

representados simbólicamente a través de los dígitos cero y uno; estos valores representan,

dentro de la realidad, ausencia o presencia de voltaje o corriente dentro del la

computadora.

Desde el punto de vista matemático, la computadora maneja la información en un sistema

de numeración BINARIO, es decir, dos dígitos; por otro lado, los seres humanos manejan la

información numérica en un sistema de numeración DECIMAL, es decir, 10 dígitos. El dígito

binario recibe el nombre de BIT en el contexto de la ciencia de la computación. La palabra

Bit es el acrónimo de BInary digiT. (Dígito binario).

La Real Academia Española (RAE) ha aceptado la palabra bit con el plural bits Si se toma

en cuenta que la información que maneja el ser humano comprende un abecedario, con

el cual se forman palabras, un sistema de numeración Decimal, con el cual se forman

números y además, para la comprensión de la lectura, requiere de símbolos gramaticales y

de ortografía, aunado a otros símbolos incluidos por las diversas ciencias exacta como la

matemática, la física, etc. es fácil deducir que un dígito binario no puede representar a

todo este cúmulo de información que día a día manejan los seres humanos. De la misma

manera que el ser humano combina las letras para formar palabras o combina dígitos para

formar números, los diseñadores iniciales de las computadoras decidieron formar números

binarios como resultado de la combinación de dígitos binarios.

A diferencia de la forma como el ser humano crea sus palabras y números, la computadora

se diseño para trabajar con palabras de igual cantidad de dígitos binarios. Esta cantidad

fue definida por Werner Buchholz en 1957 como números binarios de 8 dígitos y lo bautizo

con el nombre de BYTE

La relación entre la computadora y el ser humano fue definido dentro de lo que se conoce

como Tabla ASCII (American Standard Code for Information Interchange), que fue

publicada como estándar por primera vez en 1967 y fue actualizado por última vez en 1986.

En la actualidad define códigos para 33 caracteres no imprimibles, de los cuales la mayoría

son caracteres de control obsoletos que tienen efecto sobre cómo se procesa el texto, más

otros 95 caracteres imprimibles que les siguen en la numeración (empezando por el

carácter espacio).

UNIDADES DE MEDIDA DE LA INFORMACIÓN QUE SE ALMACENA EN EL COMPUTADOR

Dentro de la definición de la computadora se mencionó el término almacenamiento; esto

significa que debe existir alguna unidad de medición que permita determinar la cantidad

de información que puede ser almacenada dentro de la computadora. La computadora

mide su capacidad de almacenamiento en unidades de BYTE (números binarios de ocho

dígitos) y sus múltiplos. Como el sistema de numeración binario solo posee dos dígitos,

los múltiplos del Byte no serán de 10 en 10 como en el sistema decimal, sino de 2 en 2.

Así, pues, los principales múltiplos del Byte más utilizados son:

 1 KiloByte = 1 Kbyte = 1024 byte = 210 byte

 1 MegaByte = 1 Mbyte = 1024 Kbyte = 210 Kbyte = 1048576 byte = 220 byte

 1 GigaByte = 1 GB = 1024 Mbyte = 210 Mbyte = 1073741824 byte = 230 byte

A medida que la tecnología sigue avanzando aparecerán los múltiplos TeraByte (240),

PetaByte (250).

El Microprocesador es el chip más importante de cualquier computador. Sin él la computadora no

podría funcionar. Estos se describen en términos de su longitud de palabra, su velocidad y la

cantidad de memoria que pueda direccionar.

Longitud de palabra o palabra simplemente: Es un número fijo de bits que se maneja como una

unidad en un sistema de computación en particular, los microprocesadores de las generaciones

actuales tiene palabras de 16, 32 y 64 bits cada una requiere de 2, 4 y 8 bytes. Un computador de 16

bits de palabra maneja un mayor volumen de información que uno de 8 Bits.

Velocidad del procesador: Se mide en diferentes unidades según el tipo de computador: para

microcomputadoras o PC, esta velocidad se mide en MHz (Megahertz).. Un Hertz es un ciclo por

segundo un computador que tenga un procesador con esta velocidad procesaría una instrucción por

segundo, cuando hablamos de un megahertz significa que nuestro procesador procesa 1.000.000

instrucciones por segundo (ojo un Kilohertz son 1000 hertz y un Megahertz son 1000 kilohertz).

La capacidad de almacenamiento de la memoria se mide en MB (Megabytes) o GB (Gigabytes)

hay que tomar en consideración un KB (Kilobyte) son 1024 bytes y no 1000 como lógicamente

cabria suponer. Por lo tanto un computador que tenga en su memoria principal (RAM) de 512 MB

significa que esta memoria es capaz de almacenar 512 x 1024 = 524.288 KB o 524.288 x 1024 =

536.870.912 bytes (caracteres), si asumimos que un hoja tamaño carta se pueden colocar 1000

caracteres esto implicaría que esta memoria estaría en capacidad de almacenar unas 536.871

páginas tamaño carta. En general la capacidad de almacenamiento de la RAM es mucho mayor que

la de la ROM.

Un microprocesador que tenga las siguientes características: una longitud de palabra de 64 bits,

una velocidad de 3 Gigahertz y una capacidad para direccionar una memoria de 2 Gigabyte, en

función de estos datos determine:

1. Qué cantidad de información en bytes es capaz de manejar este microprocesador por vez.

2. Cuantas instrucciones por segundo ejecuta.

3. Qué cantidad de caracteres almacenaría la memoria que él puede direccionar.

Respuesta:

 8 Bytes.

 3.000.000.000 instrucciones por segundo

 2.148.483.648 caracteres