Upload
vantu
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
Tema 2. Conceptos Básicos
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
Tema 2. Conceptos Básicos
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
La información en el ordenador
El bit y sus unidades de medida
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
La información en el ordenador
El bit y sus unidades de medida
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
La información en el ordenador
El bit y sus unidades de medida
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
Tema 2. Conceptos Básicos
La información en el ordenadorSistemas de numeración
27
Sistema de numeración decimal
Base 10: decimal 0..9
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
28
Sistema de numeración binario
Base 2: binario 0,1
Contemos en binario
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
29
Sistema de numeración octal
Base 8: octal 0..7
Contemos en octal
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
30
Sistema de numeración hexadecimal
Base 16: hexadecimal 0..9,A,B,C,D,E,F
Contemos en hexadecimal
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
6
31
Conversión binario a decimal
1 0 101
2021222324
124816
16 + 4 + 1 = 21
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
32
Conversión decimal a binario
Dividir el número continuamente entre 2. Se toma, a la inversa, el último cociente y los restos
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
7
37
Operaciones lógicas en binario
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
38
Operaciones lógicas en binario
NOT
NOT 0 = 1NOT 1 = 0
1 0 1 0 1 0 1 0NOT
0 1 0 1 0 1 0 1
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
41
Decimal → Octal y Hexad.
74D1612328
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
42
Octal → Decimal
0 1 232
8081828384
18645124096
(512 x 1) + (64 x 2) + (8 x 3) + (1 x 2) = 666
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
8
43
Hexadecimal → Decimal
0 0 D47
160161162163164
116256409665536
(256 x 7) + (16 x 4) + (1 x 13) =
1792 + 64 + 13 = 1869
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
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
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
45
Hexadecimal ↔ Octal
A través del binario (o decimal)
Octal ↔ Binario ↔ Hexadecimal
La información en el ordenador
Sistemas de numeración
46
Tema 2. Conceptos Básicos
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
La información en el ordenador
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
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
50
Números enteros
Naturales Enteros4 bits 0 .. 15 -7 .. 78 bits 0 .. 255 -127 .. 1272 bytes 0 .. 65.535 -32767 .. 32767
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
Números RealesRepresentación en punto flotante
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
Números RealesRepresentación en punto flotante
- 271828 -2
Ejemplo de codificación
Signo: 1 bitExponente: 8 bitMantisa: 23 bits
-0,0271828 = -2.71828 x 10-2
Signo mantisa exponente
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
57
Representación de imágenes
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
58
Representación de imágenes
La información en el ordenador
Almacenamiento de datos
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
Tema 2. Conceptos Básicos
El manejo de la información: programas
60
El manejo de la información: programas
ProgramasConjunto de instrucciones
para procesar los datos
Datos de Entrada
Datos deSalida Programa
11
61
Lenguaje máquina
El manejo de la información: programas
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
El manejo de la información: programas
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
El manejo de la información: programas
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
El manejo de la información: programas
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
El manejo de la información: programas
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
El manejo de la información: programas
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
El manejo de la información: programas
CódigoFuente(Hola.c)
CompiladorCódigo
máquina(Hola.exe)
68
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
El manejo de la información: programas
• 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
El manejo de la información: programas
Lenguajes
-Fortran-Basic-Pascal-Prolog-ADA
-C / C++-Java-XML
…
70
El manejo de la información: programas
Lenguajes
71
Creado en 1978Estandarizado por ANSIAlto Nivel
CompiladoPropósito generalMuy rápido
Soporte en todos los ordenadoresMuy flexible
Modular, Basado en funciones
El manejo de la información: programas
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
- - - - - -