PDF de programación - Hardware y Software

Hardware y Software

Introducción a la Programación - Introducción a la Computación -Fundamentos de la Informática

(Ing. Electrónica - T.U.M - T.U.G.- Prof. Tec. Electr.- T.U.E - T.U.T - T.U.R - T.U.W)

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Departamento de Informática - FCFMyN - Universidad Nacional de San Luis

Fund. de la Inf.-Int. a la Comp.-Int. a la Prog.(Ing. Electr., TUW, TUR, TUM, TUE, TUG, Prof. Tec. Electr.,TUT)

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Capítulo 1

Introducción a las Computadoras

Una computadora es, esencialmente, una herramienta.

Una herramienta sirve para operar la conversión de una materia prima en un producto mediante un dispositivo
que desarrolla un proceso; el proceso a su vez, lo determina una persona. Haciendo una analogía con la vida cotidiana;
un lápiz romo (materia prima) es convertido en un lápiz afilado (el producto) por medio de un cortaplumas (el
dispositivo) que desarrolla el proceso de afilado, que ha sido ejecutado por un escolar (la persona).

1.1. EL NACIMIENTO DE LA INFORM ÁTICA

De entre todas las máquinas que ha inventado el hombre para servirse de ellas, hay una que se ha destacado
muy por encima de las demás: el ordenador electrónico. Durante muchos años se le ha otorgado el título de cerebro
y se han empleado innumerables horas en discutir apasionadamente sobre si estas máquinas piensan realmente o no.
Sin lugar a dudas, el cerebro humano es mucho más perfecto y eficiente que cualquier máquina de calcular, por muy
sofisticada que ésta sea. En lo único que se ve superado el cerebro por la máquina es en la velocidad de cálculo,
probablemente de ahí venga su mitificación. La búsqueda de aparatos de apoyo para mejorar dicha velocidad data
de tiempos inmemorables.

1.1.1. Antecedentes históricos

Si intentamos encontrar el origen de las máquinas de calcular, y no somos demasiado rigurosos en cuanto a las
características exigidas para ser consideradas como tales, podemos retroceder varios miles de años, sin poder precisar
cuantos, hasta llegar al más elemental de los utensilios destinados a facilitar el cálculo: el Ábaco.

El ábaco está constituído por una tablilla dividida en varias columnas, la situada más a la derecha corresponde
a las unidades, la anterior a las decenas, y así sucesivamente. En cada columna podemos distinguir cinco cuentas
elementales y dos cuentas que representan cinco unidades y que están colocadas en la parte superior. Una vez repre-
sentado un número mediante todos su dígitos en las columnas apropiadas, para proceder a sumarle otro bastará con
ir acumulando dígito a dígito, de forma que si al realizar la adición en alguna de las columnas se llega a tener diez
cuentas, éstas se eliminarán y se sumará una cuenta en la columna situada a su izquierda. Con un poco de pacien-
cia y algo de práctica se pueden realizar, con este simple utensilio, adiciones y sustracciones de números grandes a
velocidades bastante elevadas.

En el siglo XVII el filósofo y científico francés Blaise Pascal, cuando contaba con tan sólo 18 años de edad,
inventó una Máquina Calculadora. La máquina en cuestión estaba construída a partir de un determinado número de
ruedas dentadas de forma que al rodar 10 dientes de la primera rueda, avanzaba un diente de la segunda; al rotar
10 dientes de la segunda, avanzaba un diente de la tercera, y así sucesivamente. Evidentemente, dicha máquina sólo
servía para sumar y restar.

La máquina diseñada por Pascal sirvió de base para la que, un siglo más tarde, construyó el matemático alemán
Leibniz. El objetivo de Leibniz era mucho mas ambicioso, ya que para él la máquina no era mas que un puente entre el

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enunciado de un problema y su resolución. La máquina original de Pascal solo servía para la adición y la sustracción;
la perfeccionada por Leibniz también permitía multiplicar y dividir mediante sumas y restas sucesivas. Para ello
utilizaba cilindros con dientes de diferentes longitudes, ajustando por encima de ellos otros engranajes más pequeños,
cada uno de los cuales representaba una cifra del multiplicando y estaba situado de forma que cada giro completo del
conjunto de engranajes largos registraba una vez el multiplicando, y el multiplicador se expresaba mediante el número
de giros de los engranajes largos. Cuando en el siglo XIX se comercializaron las primeras máquinas de calcular, su
sistema de funcionamiento estaba basado precisamente en este mecanismo.

Ya en el siglo XIX, el matemático inglés Babbage dio un gran impulso al diseño de máquinas matemáticas, su
principal objetivo era construir máquinas que calculasen e imprimiesen tablas matemáticas. Uno de sus proyectos
fue lo que denominó Máquina Analítica y que según su propia definición, era una máquina que ”se muerde su propia
cola” ya que los resultados que producía podían ser utilizados como datos de entrada para un nuevo cálculo. La
máquina analítica estaba diseñada para ser capaz de realizar cualquier operación matemática y se puede considerar
como la primera máquina programable, aunque el programa era externo a la máquina. Según el diseño, debía disponer
de una memoria capaz de almacenar 1000 números de 50 cifras, podía utilizar funciones auxiliares que constituían
su propia biblioteca, podía comparar números y actuar de acuerdo con el resultado de la comparación; en definitiva,
su estructura era muy parecida a la de los primeros ordenadores electrónicos. Su principal limitación era que todo
su funcionamiento era mecánico. Toda la información se almacenaba en grandes tarjetas perforadas que contendrían
tanto los datos como los programas y el mecanismo de funcionamiento se basaba en alambres, que según pudieran
atravesar o no los orificios de las tarjetas, ponían en marcha los engranajes oportunos. Babbage dedicó toda su
vida a dichas máquinas y encontró problemas insalvables a la hora de llevar a la práctica sus proyectos, ya que la
complejidad mecánica que conllevaban era excesiva para aquella época.

1.1.2. Hacia el ordenador actual

El paso decisivo para la construcción de un ordenador electrónico, en el sentido moderno, lo dió Von Neumman
ya entrados en el siglo XX, al permitir que los programas fueran internos a la máquina. En lugar de ejecutar las
operaciones al compás de la lectura de tarjetas perforadas, como en las máquinas de programas externos, la nueva
máquina (valiéndose de los adelantos en la electrónica de esos momentos) supone almacenado en su memoria el
programa, previamente a la ejecución de las operaciones. Otra característica es que en las máquinas de programa
exterior se necesitaba de la intervención humana cada vez que se planteaba una toma de decisión; Von Neumman
concibió la idea de hacer automáticas las operaciones de decisión lógicas. La mayoría de los ordenadores funcionan
de acuerdo a este principio. En 1944 se construyó el primer ordenador utilizado con fines prácticos. Como en tantas
otras ciencias, este avance vino provocado por las necesidades militares que surgieron con la segunda guerra mundial.

1.2. QUE ES UN ORDENADOR

Se denomina ordenador a toda máquina destinada al tratamiento de información. Entendiéndose como trata-
miento la introducción de un conjunto de datos, el procesamiento de los mismos y el almacenamiento o la salida de
los resultados de dicho procesamiento.

1.2.1. Datos e Información

Los datos generalmente hacen referencia a situaciones reales y se representan por medio de símbolos. Al ser
interpretados, adquieren un significado, y a éste se lo suele llamar información. Los datos pueden considerarse como
la materia prima de la información. La información es, por lo tanto, el resultado de un proceso de transformación de
datos que es interpretado por el ser humano.

No obstante, no es posible obtener información del conjunto de datos disponibles sin conocer el contexto en el cual
éstos adquieren un significado: es el contexto el que les confiere /imagenes/sistemaInformatico.significado a los datos.
Podemos decir que para transferir una información, se emplea una secuencia de símbolos junto con las reglas propias
para su interpretación; ya que éstas posibilitan que se les dé un sentido a esos datos.

Por ejemplo, la secuencia numérica 541133360560, por sí sola, carece de significado. Si a éste número le agre-
gamos el símbolo  precediéndolo; éste le confiere al número una nueva dimensión al dato inicial. Ahora se puede

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interpretar que el mismo corresponde a un número telefónico. Si además, se conocen las reglas de discado para realizar
comunicaciones internacionales en forma directa (DDI), se puede terminar de interpretar el significado de la serie
numérica; quedando:
54: corresponde al país, en este caso la República Argentina.
11: es el código de la ciudad, para el caso Buenos Aires.
3336060: corresponde al número de abonado.

De esta manera, al ser interpretados, los datos se transforman en información útil. En la vida cotidiana, es

habitual encontrase con gran cantidad de símbolos los cuales brindan algún tipo de información.

1.2.2. Clasificación de los Ordenadores

En función al tipo de información que éstos procesan y a su configuración se pueden distinguir tres tipos de

ordenadores:

Ordenadores Analógicos: Son aquellos que procesan datos de carácter esencialmente continuo en forma de
magnitudes físicas, como el calor, la tensión, el peso, el volúmen, el voltaje, etc.. Suelen aplicarse a problemas
de simulación de sistemas físicos. Generalmente su funcionamiento esta plasmado en circuitos que lo integran.

Ordenadores Digitales: Son aquellos que procesan datos fundamentalmente de