PDF de programación - 3 El ordenador

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El ordenador

2

elementos

Windows

Linux

hábitos saludables

en su uso

escritorio
cuentas

de usuario

Linex
Ubuntu
instalación

de Linux

manejo

del teclado
y del ratón

1

hardware

software

CPU
dispositivos

de almacenamiento

periféricos
conexiones

sistemas programas

aplicaciones

protección de equipos

informáticos

«Dudo que el ordenador llegue algún día a igualar la intuición
y capacidad creativa del sobresaliente intelecto humano».
ISAAC ASIMOV

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1

2

3

Fundamento de los ordenadores cuánticos.

Microprocesador.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer).

1

El ordenador

Las primeras máquinas capaces de realizar cálculos de forma automá-
tica se remontan al año 1623, cuando Wilhelm Schickard construyó
un ingenio al que denominó «reloj calculante».
Sin embargo, hay que esperar hasta el año 1941 para encontrar la pri-
mera máquina programable y completamente automática controla-
da por programas, llamada Z3 por su creador Konrad Zuse.
Erróneamente muchos sostienen que el primer ordenador es el ENIAC
(Electronic Numerical Integrator and Computer), el cual empezó a cons-
truirse en 1943 y se puso en funcionamiento en 1946. Se utilizó princi-
palmente en cálculos para determinar la trayectoria de los misiles. Fue la
máquina más potente del momento. Ocupaba una superficie de 167 m²
y tenía 17.468 tubos de vacío o válvulas electrónicas, y cada 10 minutos
se averiaba uno, lo que complicaba su utilización ya que debían loca-
lizarlo y repararlo para seguir operando con él. Además, programarlo
resultaba muy complicado y nunca pudo funcionar durante 24 horas
seguidas. Otro inconveniente era que consumía unos 160 kW, por lo que
la ciudad de Filadelfia sufría apagones frecuentes cuando el ENIAC se
ponía en funcionamiento. Aun antes de acabar de construirse, sus crea-
dores fueron conscientes de las limitaciones que tenía y empezaron a
trabajar en nuevos aparatos más eficaces. Dejó de funcionar en 1955.
Desde entonces hasta nuestros días, los ordenadores han evolucionado
enormemente. Estamos ante una nueva generación de ordenadores
cuánticos con una capacidad de gestión de información desorbitada.
Vemos que desde hace mucho tiempo el ser humano ha inventado
mecanismos que le permiten recibir y procesar datos de forma elec-
trónica y automática para después convertirlos en informaciones úti-
les. De este modo la información puede ser utilizada de forma eficaz,
pues permite tratarla de forma automática.

«Reloj calculante».

El ordenador es una máquina electrónica que permite utilizar y
gestionar información, es programable y puede realizar tareas
muy diversas, como resolver problemas aritméticos y lógicos.

Vista general del ENIAC, para programar-
lo había que modifi car fi sicamente los
circuitos.

ACTIVIDADES
1. Explica la diferencia que existe entre una calculadora y una computadora u ordenador. ¿Por qué la má-

quina de Wilhelm Schikard no puede ser considerada una computadora?

2. ¿Qué código utiliza el ordenador? ¿Por qué?

3. Explica la diferencia entre un bit y un byte.

4. Pasa a código binario los siguientes números en código decimal: 75, 23, 32 y 15. Comprueba, mediante

potencias de 2, que has realizado bien los cálculos.

5. Transforma a código decimal los siguientes números en código binario: 101011 y 1001.

Codifi cación binaria
El ordenador, al ser una máquina electrónica, respon-
de a impulsos eléctricos utilizando el sistema bina-
rio. Esto quiere decir que funciona según las señales
eléctricas detectadas. Es como si el ordenador estu-
viese formado por una serie enorme de interruptores
que se abren interrumpiendo el paso de la señal eléc-
trica (0) o se cierran permitiendo que la corriente
circule (1). Así esos millones de interruptores se acti-
van o desactivan de forma automática para dar lugar
a señales con las que el ordenador opera.

Cada una de estas señales es un bit. Por tanto, lo
podemos defi nir como la unidad menor de informa-
ción empleada en un dispositivo digital. El término
procede del inglés Binary digit (dígito binario).

Los bits se agrupan en grupos de ocho formando un
byte. Este supone una capacidad de almacenamiento
de una letra, un número o un carácter con el que
opera un ordenador.

+

+

0

0

A continuación te proponemos trabajar en el siste-
ma de codifi cación binaria en el que se basan los
ordenadores. Mediante él representaremos cualquier
número de nuestro sistema decimal utilizando solo
los dígitos 1 y 0.
Paso de decimal a binario
Dividimos sucesivamente el número por dos, tal y como indicamos en la
fi gura. A continuación tomamos el último cociente y los restos, empezan-
do desde el último hasta llegar al primero. De este modo obtendremos el
número binario.
75
15
1

2
4
0

2
2
0

2
1

Cociente

1 0 0 1 0 1 1

2
37
17
1

2
18
0

2
9
1

Pulsador
Abierto

Pulsador
Cerrado

Lámpara
Apagada

Lámpara
Encendida

bit
10101

1

byte (8 bits)

1 byte (B) = 8 bits

1 kilobyte (KB) = 1.024 bytes

1 megabyte (MB) = 1.024 KB

1 gigabyte (GB) = 1.024 MB

1 terabyte (GB) = 1.024 GB

Así, el número binario 1001011 corresponde al número 75 del sistema decimal.
Paso de binario a decimal
Encontrar el número decimal que corresponde a un número binario es muy sencillo si operamos de forma ordenada
con potencias de 2. Basta con tomar aquellas en las que tenemos un valor 1 en el número binario.



Número en sistema binario
Potencias de 2

Seleccionamos las potencias
de 2 que correspondan a los
valores 1 del número binario

1
25

32


0
24

-


1
23

8


0
22

-


1
21

2


1
20

1


Sumamos
32 + 8 + 2 + 1= 43

El número decimal 43 corresponde al número binario 101011.

34

UNIDAD 3

El ordenador

35

2

Elementos del ordenador

A partir de lo que acabamos de tratar, se desprende que el esquema básico de un orde-
nador sería algo así:

Datos de entrada

ORDENADOR

Datos de salida

Programas

Por lo tanto, debemos suministrar unos datos de entrada que el ordenador comprende-
rá en formato digital; a continuación, procesará dichos datos siguiendo las instrucciones
de los programas adecuados y, finalmente, el resultado obtenido tras procesar los datos
llegará a nosotros mediante la pantalla del ordenador, o la impresora, o serán almacena-
dos en diversos dispositivos siguiendo nuestras instrucciones.
Para conseguir dichos resultados son necesarios dos tipos de elementos:
El hardware: constituido por todos los componentes físicos del ordenador. Es decir,

todos aquellos que podemos «tocar», que son «materiales».

El software: formado por las instrucciones, programas y órdenes lógicas que el orde-

Microprocesador
Para realizar dichas funciones, consta de uno o varios microprocesa-
dores, unos chips con una estructura interna muy compleja. Dichos
elementos se montan sobre un zócalo dispuesto en la placa madre o
placa base. Está formado por la Unidad de Control (UC) y la Unidad
Aritmético-lógica (ALU), encargada esta última de realizar cálculos y
operaciones matemáticas. Su velocidad de actuación y respuesta se
mide en múltiplos del hercio* (Hz): megahercios* (MHz) y gigaher-
cios* (GHz).

Todo el equipo responde al ritmo
que marca la frecuencia, medida
en MHz o GHz, del reloj.

El microprocesador ejecuta las
instrucciones y realiza los cálculos,
almacenando temporalmente
la información. Además la CPU
controla el flujo de datos.

Puertos serie-paralelo
(obsoletos).

Puerto USB.

Hercio (Hz): unidad de frecuencia
equivalente a un ciclo por segundo.

Megahercio (MHz): equivale a un
millón de hercios.

Gigahercio (GHz): equivale a mil
megahercios.

Nanómetro (nm): unidad de longi-
tud que equivale a la millonésima
parte del milímetro.

La memoria RAM
almacena datos
e instrucciones
de los programas

El bus de comunicaciones
dirige y regula el flujo
de datos

nador necesita para realizar sus funciones.
2.1. El hardware
Como acabamos de apuntar, el hardware
está constituido por la parte física o mate-
rial del ordenador. Aunque básicamente los
dispositivos imprescindibles para el funcio-
namiento de un ordenador son la fuente de
alimentación, la placa base (estructura a la
que se conectan el resto de componentes),
el microprocesador y la memoria y entrada
de datos, el monitor y el teclado, trataremos
algún elemento más clasificándolos en cua-
tro grandes bloques:
1. Dispositivos de procesamiento: CPU.
2. Dispositivos de almacenamiento.
3. Periféricos: de entrada, de salida o mixtos.
4. Conexiones.

Disco óptico

Disco duro

En la imagen podemos observar
los elementos más característicos

CPU

Memoria RAM

Placa base
Tarjeta de expansión

Fuente de alimentación

Monitor

Teclado

Ratón

La CPU
La CPU o Unidad Central de Procesamiento es el componente más importante del orde-
nador. Está encargada de interpretar y ejecutar las instrucciones que proporcionan los
programas y, además, procesa los datos.

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UNIDAD 3

Memorias
Son dispositivos cuya misión consiste en almacenar datos
e instrucciones. Son de dos tipos:
– Memoria RAM (Random-Acess Memory). Se usa para alma-
cenar datos de forma temporal. Su contenido desaparece
al desconectar el ordenador.

– Memoria ROM (Read Only Memory). Memoria de solo
lectura, es decir, no se borra si desconectamos y no se
puede borrar ni reescribir. En ella están las instrucciones
necesarias para que el ordenador arranque y cargue el
sistema operativo.

<< Flujo de información a través de la CPU.

Los microprocesadores del fu-
turo serán, por ejemplo, el In-
tel Sandy Bridge, que mide 32
nanómetros (nm) y opera a 4,9
GHz integrando el controlador
de memoria, la tarjeta gráfica
y las características del chipset
dentro de la CPU.

ACTIVIDADES
6. Reproduce en tu c