PDF de programación - Tema 1: Introducción a los Computadores

Tema 1:
Introducción a los Computadores

Niveles de abstracción de un computador
Conceptos básicos
Evolución histórica de los computadores
Arquitectura Von Neumann
Fases de ejecución de una instrucción
Lenguajes de programación

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Bibliografía básica

Estructura y diseño de Computadores (Capítulo 1 y capítulo 2)

David A. Patterson, John L. Hennessy
Ed. Reverté S.A.

Fundamentos de los Computadores (Capítulo 1)

Pedro de Miguel Anasagasti
Ed. Paraninfo

Arquitectura de Computadores (Capítulo 1)

J. Antonio de Frutos, Rafael Rico
Ed. Universidad de Alcalá

Estructura de Computadores (Capítulo 1)

José Mª Angulo Usategui
Ed. Paraninfo

Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Niveles de abstracción de un computador

Plan de estudios: Grado en Ingeniería Informática

Materia

Asignatura

Cuat.

Estructura y tecnología
de computadores

Fundamentos de tecnología de
computadores
Estructura y organización de computadores

Sistemas Operativos

Sistemas Operativos
Sistemas Operativos Avanzados

Programación

Fundamentos de programación
Programación
Programación Avanzada
Ampliación de Programación Avanzada
Procesadores del Lenguaje

Bases de Datos

Bases de Datos
Bases de Datos Avanzadas

1º

3º

2º
3º

1º
1º
4º
6º
5º

4º
5º

Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Niveles de abstracción de un computador

Plan de estudios: Grado en Sistemas de la Información

Materia

Asignatura

Cuat.

Estructura y tecnología
de computadores

Fundamentos de tecnología de
computadores

Sistemas Operativos

Sistemas Operativos

1º

2º

Programación

Programación y estructuras de datos

1º,2º,3º

Bases de Datos

Bases de Datos

4º,5º

Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Niveles de abstracción de un computador

Plan de estudios: Grado en Ingeniería de Computadores

Materia

Asignatura

Cuat.

Estructura y tecnología
de computadores

Sistemas Operativos

Fundamentos de Tecnología de
Computadores
Estructura y Organización de
Computadores
Electrónica

Sistemas Operativos
Sistemas Operativos Avanzados

Programación

Fundamentos de Programación
Programación Avanzada
Procesadores del Lenguaje

Bases de Datos

Bases de Datos

Arquitectura de
Computadores

Arquitectura e Ingeniería de
Computadores

1º

3º

5º

2º
3º

1º
4º
6º

4º

5º

Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Conceptos básicos

Computador:

Máquina destinada a procesar información, entendiéndose por proceso las
sucesivas manipulaciones de la información para resolver un problema

Información del computador:

Bit Elemento básico de información (‘0’ ó ‘1’)
Byte u octeto Grupo de 8 bits (‘01101111’)
Palabra Grupo de bits con el que trabaja habitualmente el computador (8

bits, 16 bits, 32 bits ó 64 bits)
Unidades: 1 K 210 = 1024

1 M 210 · 210 = 1024 K
1 G 210 · (210 · 210) = 1024 M

Instrucción: Operación que realiza el computador
Dato: Operando o resultado de una instrucción
Programa: Conjunto ordenado de instrucciones

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (I)
Antecedentes de los computadores (I)

El ábaco como primer instrumento para

calcular.

Es un dispositivo consistente en un

conjunto de cuentas engarzadas en una
varilla cuyo origen se remonta a los siglos
III o IV a. De C.

No aportó nada al concepto de cálculo ni a

su automatización
Mecanismo de cálculo

Desarrollada por Blas Pascal (1642)
Constaba de un conjunto de ruedas

dentadas, cada una de ellas numerada del
0 al 9. Al pasar una rueda del 9 al 0
arrastraba un décimo de vuelta la
siguiente.

Además incluía un sistema de memoria

que almacenaba los resultados

Ábaco

Máquina
aritmética

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (II)
Antecedentes de los computadores (II)

La máquina de Leibnitz (1671)

Realizaba las cuatro

operaciones aritméticas.

Perfecciona la de Pascal que
solamente sumaba y restaba

Máquina de
diferencias

Máquina de diferencias (abandonada) (1823) y la máquina analítica (1831) de

Babbage

Permite ejecutar cualquier operación si intervención humana en el proceso de

cálculo

Consta de una memoria, una unidad aritmética, sistema de engranajes para

transferir datos entre memoria y la unidad aritmética y un dispositivo para
introducir y sacar datos de la máquina

Empleaba tarjetas perforadas para programarse
Nunca llegó a construirse
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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (III)
1ª generación

Máquinas de carácter experimental

construidas con tubos de vacío

Calculadores de relés. H. Aiken construye

la serie de calculadoras MARK

1941: ENIAC - Electronic Numerical
Integrator and Calculator. Eckert y
Mauchly
Computador de propósito general con
programa cableado
(Cálculo de fuegos de artillería en la II
Guerra Mundial)

1945: First Draft of Report on the EDVAC

- Electronic Discrete Variable Automatic
Computer. Von Neumann
Computador de propósito general con
programa almacenado (1952)

MARK I

ENIAC

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (IV)
2ª generación

Computadores comerciales
Construidos con transistores Menor tamaño, menor disipación de calor, mayor

fiabilidad

Memorias de ferritas

Memoria de ferritas

Mueble para
almacenar una

memoria de ferritas

UNIVAC (2ª gen.)

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Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

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Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (V)
3ª generación

3ª generación:
Familias de computadores: Minicomputadores y supercomputadores
Construidos con circuitos integrados menor tamaño, más baratos, menor

consumo de energía

Circuito integrado

IBM serie 370 (3ª gen.)

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Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (VI)
4ª generación

4ª generación:
Computadores personales y estaciones

de trabajo

Otras aplicaciones: electrodomésticos,

equipos de música y vídeo, etc.

Construidas con microprocesadores y

memorias de semiconductor
1971: 1er microprocesador, INTEL 4004
Década de los 80 procesamiento de

información

Década de los 90 comunicación de

información (Redes)

PC (4ª gen.)

Memoria de

semiconductores

Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

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Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (VI)
5ª generación

5ª generación:
Proyecto ambicioso lanzado por Japón
El microprocesador como elemento básico
La computación masivamente paralela
La comunicación y las conexiones entre

computadores como algo generalizado.

Internet. Correo electrónico. WWW
¿6ª Generación?

Miniaturización
Paralelismo
Clusters

Sistema de computadoras de quinta generación

Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

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Fundamentos de Tecnología de Computadores

Evolución histórica de los computadores (VII)

Generación

Características

1ª

2ª

3ª

4ª

5ª

Duración

1950 - 1960 1960 - 1970

1970 - 1980

1980 - 1990

1990 -200?

Tecnología

Válvulas

electrónicas

Transistores

Máquinas

IBM 701

CDC 6600

C.I.

(SSI-MMI)

PDP-8,
PDP-11

C.I (LSI)

C.I. (VLSI)

Fujitsu M382
Cray X-MP

Alpha 21164

Pentium

Tipo de
memoria

Tubos de
Williams

Tambores y

cintas

magnéticas

Núcleos de

ferrita

Memorias en

C.I. y memorias

caché

Memorias
virtuales

Memorias

caché de varios

niveles

Lenguajes

Máquina

Producto

Computador

FORTRAM,

COBOL,

ALGOL, PL1

Computador

comercial

BASIC,
PASCAL

Alto nivel

Lenguaje
natural, C

Válvula, transistor,
circuito integrado

Minicomputador Microcomputador Multiprocesador



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Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Departamento de Automática

Universidad de Alcalá

Fundamentos de Tecnología de Computadores

Arquitectura Von Neumann

Fue establecida en 1945 por John von Neumann
Su característica principal es que ejecuta instrucciones de máquina de un

programa almacenado en memoria

Bloques:

Memoria principal
Unidad aritmética y
banco de registros

Unidad de control (UC)
Unidad de entrada/salida

UCP

REGISTROS

UNIDAD

ARITMÉTICA

PERIFÉRICO

PERIFÉRICO

MEMORIA

PRINCIPAL

UNIDAD

DE E/S

UNIDAD DE CONTROL

PC

PERIFÉRICO

Los buses son