PDF de programación - Programación C++ - [Unidad 1] algoritmos y programas

[Unidad 1]
algoritmos y
programas

[1.1]

computadora y sistema operativo

[1.1.1] computadora

Según la RAE (Real Academia de la lengua española), una computadora es una máquina
electrónica, analógica o digital, dotada de una memoria de gran capacidad y de
métodos de tratamiento de la información, capaz de resolver problemas
matemáticos y
la utilización automática de programas
informáticos.

lógicos mediante

Sin duda esta máquina es la responsable de toda una revolución que está cambiando
el panorama económico, social e incluso cultural. Debido a la importancia y al difícil
manejo de estas máquinas, aparece la informática como la ciencia orientada al proceso
de información mediante el uso de computadoras.

Una computadora consta de diversos componentes entre los que sobresale el
procesador, el componente que es capaz de realizar las tareas que se requieren al
ordenador o computadora.



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[Fundamentos de programación en C++]
Conocimientos básicos



En realidad un procesador sólo es capaz de realizar tareas sencillas como:
Operaciones aritméticas simples: suma, resta, multiplicación y división
Operaciones de comparación entre valores
Almacenamiento de datos

Algunos de los componentes destacables de un ordenador son:

Unidades de

almacenamiento

Periféricos de

entrada

CPU

(Unidad central de proceso)

Periféricos de

salida

Ilustración 1, componentes de un ordenador desde un punto de vista lógico

Otros

dispositivos



Este desglose de los componentes del ordenador es el que interesa a los programadores.
Pero desde un punto de vista más físico, hay otros componentes a señalar:
Procesador. Núcleo digital en el que reside la CPU del ordenador. Es la parte

fundamental del ordenador, la encargada de realizar todas las tareas.

Placa base. Circuito interno al que se conectan todos los componentes del

ordenador, incluido el procesador.

Memoria RAM. Memoria interna formada por un circuito digital que está conectado
mediante tarjetas a la placa base. Su contenido se evapora cuando se desconecta al
ordenador. Lo que se almacena no es permanente.

Memoria caché. Memoria ultrarrápida de características similares a la RAM, pero de
velocidad mucho más elevada por lo que se utiliza para almacenar los últimos datos
utilizados.

Periféricos. Aparatos conectados al ordenador mediante tarjetas o ranuras de
expansión (también llamados puertos). Los hay de entrada (introducen datos en el
ordenador: teclado, ratón, escáner,...), de salida (muestran datos desde el
ordenador: pantalla, impresora, altavoces,...) e incluso de entrada/salida (módem,
tarjeta de red).

Unidades de almacenamiento. En realidad son periféricos, pero que sirven para
almacenar de forma permanente los datos que se deseen del ordenador. Los
principales son el disco duro (unidad de gran tamaño interna al ordenador), la



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[1º de Administración de Sistemas Informáticos]
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disquetera (unidad de baja capacidad y muy lenta, ya en desuso), el CD-ROM y el
DVD.

[1.1.2] hardware y software

hardware

Se trata de todos los componentes físicos que forman parte de un ordenador:
procesador, RAM, impresora, teclado, ratón,...

software

Se trata de la parte conceptual del ordenador. Es decir los datos y aplicaciones que
maneja y que permiten un grado de abstracción mayor. Cualquier cosa que se pueda
almacenar en una unidad de almacenamiento es software (la propia unidad sería
hardware).

[1.1.3] Sistema Operativo

Se trata del software (programa) encargado de gestionar el ordenador. Es la aplicación
que oculta la física real del ordenador para mostrarnos un interfaz que permita al
usuario un mejor y más fácil manejo de la computadora.

funciones del Sistema Operativo

Las principales funciones que desempeña un Sistema Operativo son:
Permitir al usuario comunicarse con el ordenador. A través de comandos o a través

de una interfaz gráfica.

Coordinar y manipular el hardware de la computadora: memoria, impresoras,

unidades de disco, el teclado,...

Proporcionar herramientas para organizar los datos de manera lógica (carpetas,

archivos,...)

Proporcionar herramientas para organizar las aplicaciones instaladas.
Gestionar el acceso a redes
Gestionar los errores de hardware y la pérdida de datos.
Servir de base para la creación de aplicaciones, proporcionando funciones que

faciliten la tarea a los programadores.

Administrar la configuración de los usuarios.
Proporcionar herramientas para controlar la seguridad del sistema.

algunos sistemas operativos

Windows. A día de hoy el Sistema Operativo más popular (instalado en el 95% de
computadoras del mundo). Es un software propiedad de Microsoft por el que hay
que pagar por cada licencia de uso.



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Conocimientos básicos



Ilustración 2, Versiones actuales de Windows

Linux. Sistema operativo de código abierto. Posee numerosas distribuciones
(muchas de ellas gratuitas) y software adaptado para él (aunque sólo el 15% de
ordenadores posee Linux).

MacOs. Sistema operativo de los ordenadores MacIntosh.
Unix. Sistema operativo muy robusto para gestionar redes de todos los tamaños.

Actualmente en desuso debido al uso de Linux (que está basado en Unix).



Solaris. Versión de Unix para sistemas Sun.
[1.2]

codificación de la información

[1.2.1] introducción

Sin duda una de las informaciones que más a menudo un ordenador tiene que manipular
son los números. Pero también el ordenador necesita codificar otro tipo de información,
como por ejemplo caracteres, imágenes, sonidos,...

EL problema es que para el ordenador toda la información debe estar en formato

binario (de unos y ceros). Por ello se necesita pasar todos los datos a ese formato.



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[1.2.2] sistemas numéricos



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A lo largo de la historia han existido numerosos sistemas de numeración. Para
simplificar los dividiremos en dos tipos:
Sistemas no posicionales. En ellos se utilizan símbolos cuyo valor numérico es
siempre el mismo independientemente de donde se sitúen. Es lo que ocurre con la
numeración romana. En esta numeración el símbolo I significa siempre uno
independientemente de su posición.

Sistemas posicionales. En ellos los símbolos numéricos cambian de valor en función
de la posición que ocupen. Es el caso de nuestra numeración, el símbolo 2, en la
cifra 12 vale 2; mientras que en la cifra 21 vale veinte.

La historia ha demostrado que los sistemas posicionales son mucho mejores para los
cálculos matemáticos por lo que han retirado a los no posicionales.

Todos los sistemas posicionales tienen una base, que es el número total de símbolos
que utiliza el sistema. En el caso de la numeración decimal la base es 10, en el sistema
binario es 2.

El Teorema Fundamental de la Numeración permite saber el valor decimal que

tiene cualquier número en cualquier base. Lo cual se hace con la fórmula:
...+ X3·B3 + X2·B2 + X1·B1 + X0·B0 + X-1·B-1 + X-2·B-2+...

Donde:
Xi Es el símbolo que se encuentra en la posición número i del número que se está
convirtiendo. Teniendo en cuenta que la posición de las unidades es la posición 0
(la posición -1 sería la del primer decimal)

B Es la base del sistemas que se utiliza para representar al número

Por ejemplo si tenemos el número 153,6 utilizando e sistema octal (base ocho), el paso
a decimal se haría:

1·82 + 5·81 + 3·80 + 6·8-1 = 64 + 40 + 3 + 6/8 = 107,75

[1.2.3] sistema binario

introducción

Los números binarios son los que utilizan las computadoras para almacenar información.
Debido a ello hay términos informáticos que se refieren al sistema binario y que se
utilizan continuamente. Son:
BIT (de Binary diGIT). Se trata de un dígito binario, el número binario 1001 tiene

cuatro BITS.

Byte. Es el conjunto de 8 BITS.
Kilobyte. Son 1024 bytes.



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Conocimientos básicos



Megabyte. Son 1024 Kilobytes.
Gigabyte. Son 1024 Megabytes.
Terabyte. Son 1024 Gigabytes.
Petabyte. Son 1024 Terabytes.

conversión binario a decimal

Utilizando el teorema fundamental de la numeración, por ejemplo para el número
binario 10011011011 el paso sería (los ceros se han ignorado):

1·210 + 1·27 + 1·26 + 1·24 + 1·23+ 1·21+ 1·20 = 1243

conversión decimal a binario

El método más utilizado es ir haciendo divisiones sucesivas entre dos. Los restos son las
cifras binarias. Por ejemplo para pasar el 39:

39:2 = 19 resto 1
19:2 = 9 resto 1
9:2 = 4 resto 1
4:2 = 2 resto 0
2:2 = 1 resto 0
1:2 = 0 resto 1

El número 111001 es el equivalente en binario de 39.

operaciones aritméticas binarias

suma

Se efectúa igual que las sumas decimales, sólo que cuando se suma un uno y otro uno,
ese dice que tenemos un acarreo de uno y se suma a la siguiente cifra. Ejemplo (suma
de 31, en binario 10011, y 28, en binario, 11100)

Acarreo



1

1
1
1
1

1
1
1
1


1
1
0


1
0
1


1
0
1

El resultado es 111011, 59 en decimal.

resta

El concepto es parecido sólo que en el caso de