Introducción a la Computación

Computadora: Es una máquina que procesa información. La ejecución de un programa realiza un conjunto de instrucciones sobre unos datos.

Caracteres y Sistemas de Numeración

Caracteres Alfabéticos

Son las letras mayúsculas y minúsculas del abecedario inglés.

A, B, C, …, X, Y, Z – a, b, c, …, x, y, z

Caracteres Numéricos

Están constituidos por las diez cifras decimales:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Caracteres Especiales

Son símbolos no incluidos en los caracteres alfabéticos y números:

() . * : ; + Ñ ñ ¡! ¿? , = “ & > #

Sistemas de Numeración Usuales en Informática

Las computadoras suelen efectuar las operaciones aritméticas utilizando una representación para los datos numéricos basada en el sistema de numeración base dos (binario).

Representación Posicional de los Números

Un sistema de numeración en base ‘b’ utiliza para representar los números un alfabeto compuesto por ‘b’ símbolos o cifras.

El sistema de numeración decimal es aquel sistema en base 10 y está constituido en el alfabeto por diez números: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Teorema Fundamental de la Numeración

Para representar un número, es preferible que la base de la numeración sean los menos posibles, pero cuanto menor es la base, mayor es el número de cifras para poder representar una cantidad.

Sistema Binario

En el sistema de numeración binaria la base es ‘2’, y se necesita tan solo dos elementos para representar cualquier número: (0, 1). Los elementos de este alfabeto se denominan cifras binarias o bits.

Las operaciones aritméticas básicas son la suma, la resta, multiplicación y división.

Complementos

El complemento a la base menos uno de un número N es el número que resulta de restar cada una de las cifras de N a la base menos 1 del sistema de numeración que se esté utilizando.

El complemento a la base de un número, N, es el número que resulta de restar cada una de las cifras del número N a la base menos uno del sistema que se esté utilizando y posteriormente sumar uno a la diferencia obtenida; o lo que es lo mismo, sumar 1 al complemento a la base menos uno de un número.

Códigos Intermedios

Los códigos intermedios se fundamentan en la facilidad de transformar un número en base 2 a otra base que sea una potencia de 2 y viceversa.

Base Octal

En la base octal, ‘8’, el conjunto de símbolos utilizados es:

(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)

Un número octal puede pasarse a binario, utilizando como base intermedia la base decimal.

Para transformar un número binario a octal se forman grupos de tres cifras binarias a partir del punto decimal hacia la izquierda y hacia la derecha, se efectúa la conversión a octal de cada grupo individual.

De octal a binario se pasa sin más que convertir a binario (tres bits) cada cifra octal, manteniendo el orden del número original.

Para pasar de octal a decimal se pasa de octal a binario y del número binario al decimal.

Para pasar de decimal a octal, se pasa de decimal a binario y de binario a octal.

Base Hexadecimal

Para representar un número en base hexadecimal ’16’ se dispone de 16 símbolos:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

Para pasar de binario a hexadecimal haremos grupos de 4 bits.

Para pasar de decimal a hexadecimal se pasa el decimal a binario y de binario a hexadecimal y viceversa.

Códigos de Entrada y Salida (E/S)

Son códigos que asocian a cada carácter (alfabético, numérico o especial) una determinada combinación de bits.

• ASCII (American Standard Code for Information Interchange) de 7 bits utilizado habitualmente para transmisión de datos.
• ASCII extendido de 8 bits propio de los PCS
• EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) utilizado en mainframes de IBM

Componentes Físicos de un Ordenador

Los componentes físicos de un ordenador se pueden clasificar de la siguiente forma:

• Unidad Central de Proceso (UCP)
• Memoria Central
• Unidades de Entrada y Salida
• Controladores
• Buses
• Unidades Periféricas o Periféricos

CPU = Unidad Central de Proceso

Es el encargado del control y ejecución de las operaciones que se efectúan dentro del ordenador con el fin de realizar el tratamiento automático de la información.

Procesador

Se encarga de controlar todas las tareas y procesos que se realizan dentro de él. Formado por la UC y su memoria interna.

Componentes Principales de la CPU

Los componentes principales de un ordenador son la Unidad de Control (UC) y la Unidad Aritmético-lógica (ULA).

Unidad de Control (UC)

Es la parte pensante del ordenador.

Registro de Instrucción: Contiene la instrucción que se está ejecutando:

• CO: Código de la operación que se va a realizar.
• MD: Modo de direccionamiento a la memoria para acceder a la información que se va a procesar.
• CDE: Campo de dirección efectiva de la información.

Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

Parte de la CPU encargada de realizar las operaciones de tipo aritmético.

Seguridad de la Información

Seguridad Física

Suministra protección ante accesos no autorizados, daños e interferencias a las instalaciones y la información.

Líneas de Actuación Recomendadas

• Adecuación de locales donde se sitúan los servidores.
• Adecuación de las líneas de telecomunicaciones.
• Adecuación en la ubicación de las copias de respaldo.
• Adecuación de las líneas eléctricas.
• Copias de respaldo y material redundante.
• Discos duros redundantes.
• Fuentes de alimentación redundantes.
• Tarjetas de red redundantes.

Seguridad Lógica

Se ocupa de riesgos que sufre la información del sistema no promovida por fallos de hardware o robo de material.

Líneas de Actuación

• Protección antivirus.
• Protección contra el malware.
• Protección contra errores de software.

Seguridad de Datos

Son los riesgos de seguridad que provienen de los propios usuarios del sistema.

Medidas de Actuación

• Formación del profesional.
• Copias de seguridad.
• Política de restricción de derechos.
• Ingeniería social.

Memorias: Tipos y Direccionamiento

Según la Persistencia de la Información

Memorias Volátiles

Son las que almacenan información mientras el ordenador está encendido, necesitan un refresco continuo, es decir que la información se pierde en el momento en que se apaga el ordenador.

Memorias No Volátiles

Almacenan información, datos y programas de forma indefinida, estas memorias no se borran cuando apagamos el ordenador.

Según las Propiedades de Lectura y Escritura

Memorias de Acceso Aleatorio (RAM)

Las memorias de acceso aleatorio (Random Access Memory, RAM) permiten la lectura y escritura.

Memorias de Solo Lectura (ROM)

Las memorias de solo lectura (Read Only Memory, ROM) no se pueden volver a ser escritas nunca más, una vez que en su fabricación han sido programadas.

Memorias de Lectura

Diseñada para ser leídas pero pueden ser grabadas más de una vez.

Tipos de Memoria

Memoria Externa o Secundaria

Son los soportes de almacenamiento masivo.

Memoria Interna, Principal o Central (MC)

Es la que se sitúa dentro de la carcasa del ordenador. Y se divide en:

• Memoria RAM (Random Access Memory): Es posible almacenar en ella y modificar la información.
• Memoria ROM (Read Only Memory): Contiene información que no se puede modificar y que sirve para poder iniciar el sistema informático.

Otros Tipos de Memoria

• Memoria DRAM (Dynamic RAM): Gran capacidad de almacenamiento.
• Memoria SRAM (Static RAM): Memoria de menor capacidad, más rápida.
• Memoria SDRAM (Synchronous DRAM): Memoria que incorpora la capacidad de la DRAM y la velocidad de SRAM.
• Memoria DDRAM (Double Data Rate RAM): Memoria que se actualiza dos veces por cada impulso de reloj.
• Memoria CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor): Almacena opciones de configuración lógicas para el uso del equipo.
• Memoria VRAM (Video RAM): Se utiliza para almacenar las imágenes que queremos visualizar.
• Memoria SGRAM (Synchronous Graphics RAM): Caracterizada por su alta velocidad y su bajo consumo.

Unidad de Entrada y Salida. Buses

La unidad de entrada y salida comunica el procesador con el resto de componentes internos del ordenador, con los periféricos de entrada y salida y los dispositivos de almacenamiento externo.

Buses

Los elementos básicos que definen la estructura de un ordenador, la memoria, la unidad de control, los periféricos, etc., el elemento más habitual de comunicación es el bus.

Bus: Es el elemento de comunicación entre los componentes del ordenador, es decir un conjunto de hilos físicos utilizados para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático, está compuesto por conductos o vías que permiten la interconexión de los diferentes componentes y principalmente con la CPU y la memoria.

• La capacidad operativa del bus depende del propio sistema, el tipo de bus que incorpora un ordenador afecta directamente a la velocidad del mismo.
• El bus se caracteriza por el número y la disposición de sus líneas, en la actualidad los buses que se utilizan pueden ser de 16, 32, 64, 128 o más bits.
• La frecuencia o velocidad queda determinada por los impulsos del reloj.
• El bus determina la arquitectura del ordenador y por tanto su tamaño determina el del registro de instrucción.
• El tipo de bus y su velocidad dependen, en primer lugar, del fabricante y, en segundo lugar, del procesador.

Tipos de Bus

• Bus de Datos: Transmite información entre la CPU y los periféricos.
• Bus de Direcciones: Identifica el dispositivo al que va destinada la información que se transmite por el bus de datos.
• Bus de Control o del Sistema: Organiza y redirige la información hacia el bus pertinente según la información que se desea transmitir.

Periféricos

Los periféricos de entrada y salida son dispositivos hardware con los que el ordenador, almacena o lee datos y programas, imprime resultados, etc.

Tipos de Periféricos

• Periféricos de Entrada: Hay dispositivos que sirven para introducir datos y programas en el ordenador. La entrada de la información circula por el bus de datos desde el periférico a la memoria central.
• Periféricos de Salida: Son los que sirven para extraer información hacia el exterior. La información circula por el bus de datos desde la memoria central al periférico.
• Periféricos de Entrada-Salida: Son los que sirven para ambas cosas. La información circula por el bus de datos en ambos sentidos.
• Periféricos de Almacenamiento Externo: Tratan de suplir las deficiencias de la memoria principal.

Los periféricos se conectan con el ordenador y sus componentes a través de los puertos o conectores externos.

Unidad de Entrada y Salida

Esta gestión la realiza otra parte esencial del ordenador: la unidad de entrada y salida.

Los dispositivos de E/S transforman la información externa en señales codificadas, permitiendo su transmisión, detección, interpretación, procesamiento y almacenamiento y los dispositivos de entrada transforman la información externa en función de alguno de los códigos de E/S, el sistema informático recibe la información codificada en binario.

En un dispositivo de salida se efectúa el proceso inverso: la información binaria que llega desde el ordenador se transforma según el código E/S.

Características Generales de los Periféricos

• Suele estar formado por dos partes, una mecánica y otra electrónica.
• La parte mecánica está formada por dispositivos electromecánicos y controlados por elementos electrónicos.
• La parte electrónica es la que lleva la velocidad de funcionamiento.

Cuando un periférico actúa sin el ordenador está offline, y cuando lo hace bajo el control del ordenador está online.

Fiabilidad

Es la probabilidad que se produzca un error en la entrada y salida.

Tipo de Acceso

Un dispositivo es de acceso secuencial.

Velocidad de Transferencia

Es la cantidad de información que el dispositivo puede enviar o recibir, y se mide en bits/segundo o caracteres/segundo.

Puertos de E/S

, son como enchufes que permiten que los datos entren o salgan, aunque el ordenador puede funcionar perfectamente sin los dispositivos de E/S