Hardware

El hardware es el material físico de una computadora, compuesto por la unidad central y los dispositivos periféricos. La unidad central contiene los circuitos que gobiernan el funcionamiento de la computadora y donde se realizan las operaciones sobre los datos. Los dispositivos periféricos se encargan de recopilar los datos, almacenarlos y suministrar los resultados al usuario o a otras máquinas.

Unidad Central de Proceso (CPU)

La CPU está constituida por un solo circuito integrado llamado microprocesador. Este componente incluye los registros internos, la unidad aritmético-lógica y la unidad de control, conectadas por un bus interno.

Unidad de Control

La unidad de control decodifica las instrucciones y da las órdenes a la unidad aritmético-lógica y a los circuitos externos. Coordina todos los componentes del computador para que funcionen en la secuencia y el momento correctos.

Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

La ALU realiza las operaciones aritméticas o lógicas sobre los datos almacenados. Almacena temporalmente los datos en registros mientras realiza las operaciones.

Unidad de Control de Entrada/Salida (E/S)

La unidad de control de E/S dirige la transferencia de datos desde un dispositivo de entrada hacia el almacenamiento, y viceversa; y dirige la transferencia hacia los dispositivos de salida. Permite a la computadora comunicarse con el exterior y almacenar información.

Registros Internos

Los registros internos son registros de memoria incluidos dentro del microprocesador utilizados para sus operaciones. Pueden ser utilizados por la ALU, la unidad de control y la unidad de control de E/S.

Memoria

La memoria es un conjunto de circuitos donde se almacenan los datos y programas con los que se está trabajando. Se pueden clasificar en:

• ROM (Read Only Memory): Memorias de solo lectura, se graban durante la fabricación de la computadora. La información permanece en la máquina y no puede modificarse posteriormente.
• EPROM (Erasable ROM): Memorias ROM que pueden ser borradas para su posterior grabación.
• RAM (Random Access Memory): Memorias de lectura y escritura donde se almacenan los datos y programas que varían durante el funcionamiento de la máquina. Esta información desaparece al cortar la alimentación.

Reloj

El reloj es un circuito oscilador de frecuencia constante que emite señales para que los circuitos funcionen de modo sincrónico.

Buses

Un bus es un tipo de conexión eléctrica que permite unir los componentes de la computadora. Consta de un grupo de conductores a los que están conectados todos los circuitos, que pueden recoger y transmitir información del bus.

Buses Externos

• Bus de Datos: Transmite instrucciones de programa y datos.
• Bus de Direcciones: Permite al microprocesador transmitir la identificación de la posición de memoria o interfaz con la que quiere comunicarse.
• Bus de Control: Transmite señales con las que el microprocesador indica a los demás componentes la acción deseada.

Dispositivos Periféricos

Los dispositivos periféricos permiten a la computadora comunicarse con el exterior o almacenar información fuera de la memoria RAM. La comunicación con los periféricos se realiza a través de un protocolo o codificación especial que minimiza los riesgos de error.

Software

El software es el conjunto de programas y codificaciones necesarias para hacer que el hardware ejecute la tarea deseada. El software debe tener en cuenta las peculiaridades del funcionamiento del hardware.

Programa

Un programa es un conjunto de instrucciones que, ejecutadas en un cierto orden, indican a la computadora las operaciones que debe realizar con los datos. Las instrucciones se escriben en un lenguaje formal con reglas sintácticas estrictas.

Sistema Operativo

El sistema operativo es un conjunto de programas que realizan las operaciones más rutinarias en la computadora, como comprobar el funcionamiento de la memoria, mantener el reloj-calendario, enviar y recibir información de los periféricos, controlar e informar de la memoria disponible, etc.

Permite que los computadores de distinta construcción puedan ser vistos como iguales por los programas de aplicación.

Lenguaje de Programación

La computadora trabaja con un número reducido de instrucciones, que forman el código o lenguaje máquina. Estas instrucciones se codifican de forma binaria e indican al procesador las operaciones elementales a realizar.

Lenguaje de Bajo Nivel

Proporciona poca o ninguna abstracción del microprocesador de un ordenador. Es fácilmente trasladado a lenguaje de máquina y está orientado a la máquina. Se utiliza para programar controladores (drivers).

Lenguaje Ensamblador

Es un tipo de lenguaje de bajo nivel que constituye la representación más directa del código máquina específico para cada arquitectura de computadoras. Es más comprensible para los programadores que las instrucciones del código máquina.

El ensamblador es un programa capaz de traducir el lenguaje ensamblador a lenguaje máquina.

Lenguaje de Alto Nivel

En los lenguajes de alto nivel, las instrucciones se escriben en notaciones más resumidas que en el lenguaje ensamblador. Se caracterizan por expresar los algoritmos de una manera más adecuada a la capacidad cognitiva humana.

Ejemplos: Basic, C++, C#, Cobol, Java.

Lenguaje Compilado

Una vez escrito el programa, se traduce a partir de su código fuente por medio de un compilador en un archivo ejecutable para una determinada plataforma. Son lenguajes de alto nivel en los que las instrucciones se traducen a código máquina para una ejecución rápida.

Ejemplos: C, Pascal, Fortran.

El compilador es un programa que traduce cada instrucción a código máquina.

Lenguajes Interpretados o de Script

Las instrucciones se interpretan y están diseñados para ser ejecutados por medio de un intérprete. No deben ser tratados por el compilador antes de ser ejecutados.

Permiten mayor adaptación al equipo, mínimo uso de memoria, pero imposibilitan escribir código independiente de la máquina y presentan mayor dificultad en la programación y comprensión de los programas.

Ejemplos: Java Script, Lisp, PHP.

El programa intérprete contiene una serie de subprogramas o subrutinas en código máquina que se van ejecutando a medida que se leen las instrucciones.

Clasificaciones de Lenguajes

Paradigmas de Programación

Se refieren a la manera de ver y modelar el dominio de un problema y a la forma de resolverlo.

• Imperativos: Modificación de variables mediante sentencias o comandos. Ej.: Pascal, C, Fortran
• Funcionales: Creación de objetos (valores) mediante funciones (expresiones). Ej.: Scheme, Lisp
• Concurrentes o Paralelos: Realización simultánea de varias acciones (tareas, procesos). Ej.: Ada
• Lógicos o Relacionales: Determinación de relaciones a partir de hechos y predicados (cláusulas o reglas). Ej.: Prolog
• Orientados a Objetos: Encapsulamiento de objetos pertenecientes a clases. Ej.: C++, Java
• Híbridos: Combinación de los anteriores. Ej.: Parlog (Prolog concurrente)

Forma de Especificación

Procedurales: se especifica el COMO se va a llevar a cabo la computación (paso a paso). Ej. lenguajes imperativos
Declarativos: se especifica el QUE se quiere obtener. Ej. lenguajes funcionales, lógicos, relacionales

Área de aplicación: Tipos de datos incorporados
Propósito general: tipos de datos genéticos (números, caracteres, cadenas, etc.)
Orientación específica:
Simulación Ej. Matlab, Simula
Bases de datos Ej. SQL
Almacenamiento y presentación de texto Ej. PDF, HTML
Presentación y almacenamiento de imágenes Ej. GIF, JPEG;de sonido Ej. WAV, MIDI;de objetos gráficos y geométricos (representación vectorial) Ej. PIC
Lenguajes matemáticos Ej. EQN, TBL
Comandos de SO Ej. Command (MSDOS), bash (UNIX)