Conceptos teóricos sobre la informática

Durante estos cursos de informática, hemos tratado tanto material práctico como teórico. A continuación les presentamos los conceptos básicos de la informática y sus elementos:

Informática:
Se define como la ciencia que estudia el tratamiento lógico, racional y
automático de la información.

• Características: Flexibilidad y rápidez.El término informática nace en Francia (INFORMATIQUE) en 1962 y llega a España en1968.
• En los países anglosajones se traduce por Computer Sciencie.

Hardware y Software:

Sistema informático: ejecutan aplicaciones informáticas, y que son controlados por personal especializado. Conjunto formado por uno o varios ordenadores y sus periféricos.

• Hardware: Elementos físicos (o material) del sistema computador, ya sean eléctricos, electrónicos, mecánicos o magnéticos: teclado, monitor, disqueteras, disquetes, impresoras... Representa la fuerza.
• Software: Todo lo que no tiene cualidades físicas, como los datos o programas.

Ordenador o computador:

Máquina compuesta de elementos físicos de tipo electrónico, capaz de realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con gran precisión, siempre que reciba las instrucciones adecuadas. Es un sistema que bajo el control de un programa almacenado capta o acepta datos de entrada, los procesa y produce unos resultados.

Programa:

Conjunto de órdenes que se dan a una computadora para realizar un proceso determinado. Al conjunto de uno o varios programas que realizan un determinado trabajo completo se le denomina Aplicación Informática.

• Magnitudes analógicas: bruscos en los valores en un intervalo de tiempo determinado (por ejemplo la medición de la temperatura). Magnitudes obtenidas de una variación continua, es decir, sin salto.
• Señales digitales: Una señal digital es una señal discreta que sólo posee dos valores (0 y 1). Son un caso concreto de las magnitudes discretas.
• Comunicación: Para que cualquier tipo de comunicación pueda efectuarse debe existir: Un emisor, un mensaje, un medio o canal por el cual viaja el mensaje, y un receptor.

En el mundo de los ordenadores, la información se codifica y el sistema más básico se denomina SISTEMA BINARIO (matemáticamente hablando, es un sistema de numeración), basado en las señales digitales.

El sistema binario:

El sistema binario es el equivalente de los ordenadores a nuestro sistema de numeración. Nuestros diez dígitos (base diez o decimal) se convierten en dos (base dos o binario). Con un único símbolo del sistema decimal podemos expresar 10 valores distintos (0 al 9) con un símbolo en binario solo dos (0 y 1) representar con el sistema binario se denomina unidad básica de la informática.

 

Conceptos básicos de electrónica digital:

La electrónica de un ordenador es digital. Existen dos niveles de aproximación a la electrónica:

• Nivel electrónico: condensadores, transistores, etc. Al agruparse y miniaturizarse aparecen los chips. Los circuitos electrónicos están formados principalmente por resistencias.
• Nivel lógico: esdecir, sobre el sistema binario. El funcionamiento del ordenador se basa en estas operaciones matemáticas, que reciben el nombre de lógica binaria o booleana en honor a su descubridor.

Sistemas, subsistemas e interfaces:

• Sistema: conjunto de elementos relacionados funcionalmente cuya es realizar una tarea y obtener ciertos resultados.
• Una interfaz: punto de contacto entre dos módulos o entre un módulo y el exterior del sistema.

En la CPU se distinguen:

A) Unidad de Control: Su función es dirigir al resto de las unidades e   interpretar lasinstrucciones recibidas.

B) Unidad Aritmético Lógica o ALU: Realiza operaciones matemáticas y lógicas según los datos o instrucciones recibidas de los programas. Suma, resta, multiplica, niega sentencias, realiza comparaciones, etc.

C) Memoria Principal (o Central); Almacena la información. Contiene los datos y programas que van a ser ejecutados.

Hardware: Estructura de la CPU:

Magnitudes analógicas y digitales:

HARDWARE: UNIDAD DE ENTRADA / SALIDA Y PERIFÉRICOS:

 

• Periférico o dispositivo de entrada: Introducen información al ordenador (teclado).
• Periférico o dispositivo de salida: Obtienen información del ordenador (pantalla).
• Periférico de entrada/salida: Introducen y obtienen información del ordenador (modem).

HARDWARE: CPU

La CPU (o unidad central de procesamiento) es la

parte del ordenador que realiza las operaciones necesarias para efectuar un proceso de datos, es decir, es la parte que se encarga de controlar, supervisar y realizar todas las operaciones.

Las operaciones que realiza la UCP son:Representación de datos e instrucciones.

• Almacenar datos, instrucciones y resultados intermedios.
• Interpretar y ejecutar instrucciones.
• Mover internamente datos e instrucciones.
• Registro.

HARDWARE: LA CPU: LA MEMORIA

La memoria es un dispositivo para el almacenamiento de información (programas y datos). Debemos tener en cuenta:

a) Una memoria es un cjto de filas y columnas compuesta por biestables.

b) En cada biestable se almacena un bit.

c) Cada fila está numerada, llamándose a ese número que la identifica dirección.

d) El número de biestables por filas puede variar entre: 8, 16, 32 o 64.

e) Se llama palabra de memoria al contenido de una dirección.

Tipos de memoria de un ordenador

• REGISTROS: Son memorias elementales para que las unidades de la UCP puedan almacenar datos o instrucciones temporalmente.
• MEMORIA INTERMEDIA: Memoria tampón o buffers.
• MEMORIA INTERNA: Memoria principal.
• MEMORIA AUXILIAR: Memoria secundaria o periférico de almacenamiento.
• MEMORIA VIRTUAL: Memoria interna y una parte de una memoria auxiliar rápida.

Tipos de memoria interna

• Memorias ROM (Read Only Memory o memoria de solo lectura). Son memorias que solo se pueden leer, es decir, la información que contienen es grabada por el fabricante y no se puede alterar (un ejemplo claro sería una CD-ROM, del cual podemos leer los programas, pero el usuario no podrá grabar sus creaciones).
• Memorias RWM (Read and Write Memory o memoria de lectura y escritura). Son memorias de lectura escritura.
•  Memoria RAM (Random Access Memory o memoria de acceso aleatorio). Es un tipo de memoria RWM. Se tarda el mismo tiempo en acceder a cualquier posición de la memoria.
• Memorias PROM: (Programable read only memory). La información que contiene se graba en un proceso posterior al de fabricación.
• Memorias EPROM: (Erasable programable read only memory). Iguales a la PROM, pero puede borrarse la información mediante procesos especiales (con una lámpara de rayos ultravioletas).
• Memorias EEPROM: (Electric erasable programable read only memory).

HARDWARE: LA CPU: Unidad de Control

La UC es el cerebro del ordenador. Es la encargada de controlar y supervisar el orden y la ejecución de las instrucciones que se han de procesar. Por tanto, la función básica de la UC es interpretar las instrucciones y genera las órdenes oportunas para activar los demás

circuitos electrónicos, de forma que cada instrucción sea ejecutada correctamente.

Las fases de trabajo de la UC son:

1. Leer las instrucciones de MP en el orden que fueron almacenadas.

2. Interpretar cada instrucción.

3. Establecer las conexiones eléctricas necesarias dentro de la UAL, a través de los buses

para realizar las operaciones de cálculo.

4. Leer los datos desde MP necesarios para ejecutar la operación indicada en la instrucción.

5. Ordenar a la UAL que ejecute la operación.

6. Almacenar el resultado en MP.

HARDWARE: LA CPU: Unidad Aritmetico Lógica

Es la encargada de realizar las operaciones aritméticas y lógicas indicadas por al unidad de control después de descodificar la instrucción.

En general, toma el contenido de dos de los registros de trabajo asociados a la UCP, realiza la operación indicada y deja el resultado en alguno de los registros de trabajo (llamado acumulador).

Buses:

Se trata de un conjunto de circuitos que se encargan de la conexión y comunicación entre los diversos componentes de un ordenador.

Esta comunicación se realiza en la práctica por medio de varias líneas eléctricas que sedistribuyen por el sistema una al lado de la otra, permitiendo la transmisión de datos en paralelo.

Los buses del sistema se dividen en los siguientes tipos.

• Bus de control: Transmite señales generadas en la unidad de control que son interpretadas.
• Bus de direcciones (operaciones de lectura y escritura): Transporta las direcciones de memoria sobre las que se va a actuar.
• Bus de datos conecta a otros dispositivos (puertos del ordenador, controladores de periféricos, etc.). Traslada datos hacia y desde la memoria principalmente, aunque también se

Unidad de entrada salida:

Dado que los periféricos son muy lentos en comparación con la velocidad de la UAL (basta pensar en la velocidad de cualquier impresora respecto a la presentación en pantalla), ocurre que la mayor parte del tiempo la UAL está sin usar. Para evitar esta pérdida de tiempo por parte de la UCP, se implementan los dispositivos especializados en el control de las operaciones de entrada salida.

Una unidad de E/S la componen el bus de E/S y el controlador:

• Bus de E/S periféricos (controladores): Se transfiere información entre la CPU y los dispositivos que controlan.
• Controlador:  para hacer de interfaz entre el bus de E/S y el periférico. Se encarga de agrupar la información de entrada en palabras del mismo formato que las del ordenador y fraccionar la información de salida en trozos de tamaño adecuado para el dispositivo periférico. Realiza las operaciones de E/S a través de sus circuitos debidamente diseñados