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Descripción GeneralDescripción General
El sistema informático: hardware y software.
Componentes físicos: el hardware.
– Unidad central de proceso (CPU) - UC + ALU
– Memoria central o principal.
– Buses
– Unidad de entrada/salida
– Unidades periféricas
Componentes lógicos: el software.
3
Sistema informático: hardware y software.
El término informática proviene de Información y Automática.
El ordenador se puede definir como una máquina compuesta por elementos físicos (hardware) que necesitan componentes NO físicos (software) para funcionar.
Dichos elementos NO físicos, son las instrucciones que, ordenadas y agrupadas, constituyen los programas.
De igual modo, un conjunto de programas se agruparán para formar una aplicación informática.
ENTRADA SALIDATRATAMIENTO
4
Sistema informático: hardware y software.
El sistema operativo es el software de un sistema
informático capaz de hacer que los programas
procesen información y datos sobre los elementos
electrónicos que lo componen.
Un sistema informático es el conjunto de
componentes hardware necesarios para la
explotación de las aplicaciones informáticas.
El firmware es la parte software de los componentes
hardware que se encuentra almacenado en
memorias de solo lectura (ROM).
5
Componentes físicos: el hardware.
Unidad central de proceso (CPU) - UC + ALU
Memoria central o principal.
Buses
Unidad de entrada/salida
Unidades periféricas
6
Arquitectura de Von Neumann
CP
RI
DECODIFICADOR
SECUENCIADOR
REG A REG B
RELOJ
ACUMULADOR
FLAGSCÓDIGOOPERACION
RDM
RIM
MEMORIA
PRINCIPAL
CPU
UC
ALU
UNIDAD DE E/S
PERIFERICO 1
PERIFERICO 2
PERIFERICO n
...
LEC / ESC
7
La Unidad Central de proceso (CPU)
Se encarga del control y ejecución de operaciones para
el tratamiento automático de la información. Consta de:
– Unidad de Control (UC): su tarea principal es la de
recibir información para interpretarla y procesarla
después mediante las órdenes que envía a los otros
componentes del ordenador.
● Traer a memoria principal las instrucciones y datos
desde la memoria auxiliar.
● Interpretar y ejecutar instrucciones.
– Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
8
La Unidad Central de Proceso (CPU)
Unidad Aritmético-Lógica (ALU): se encarga de realizar
las operaciones aritméticas (sumas, restas, etc.) y
lógicas (comparación, etc.).
9
CPU: La Unidad de Control (UC)
Se compone de:
– Registro de instrucción: contiene la instrucción que se
está ejecutando. CO + MD + CDE● CÓDIGO DE OPERACIÓN + MODO DIRECCIONAMIENTO + DIRECCIÓN EFECTIVA
– Registro contador de programa: contiene la dirección
de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.
– Decodificador: interpreta la instrucción para su
procesamiento. Extrae el código de operación.
– Secuenciador: genera las microórdenes necesarias
para ejecutar una instrucción.
– Reloj: proporciona una sucesión de impulsos eléctricos
a intervalos constantes.
10
CPU: La Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
Se compone de:
– Circuito combinacional/operacional: realiza las
operaciones con los datos de los registros de
entrada.
– Registros de entrada: operandos de la operación.
– Registro acumulador: almacena los resultados.
– Registro de estado: condiciones de la última operación.
11
La Memoria
Sirve para almacenar los datos y programas.
– Memoria interna o principal:
● RAM (memoria de acceso aleatorio)
● ROM (memoria de solo lectura)
– La memoria principal se compone de:
● Registro de direcciones (RDM): direcciones
● Registro de intercambio (RIM): datos
● Selector de memoria: interconecta celdas con RIM
● Señal de control: lectura/escritura
12
La Memoria
Características principales:
– Almacena programas y datos.
– Está formada por biestables que almacenan 1bit.
– Debe refrescarse cada cierto tiempo para conservar la
información, ya que es volátil.
– Cada posición de memoria o dirección representa a un
conjunto de celdas capaz de almacenar 8bits (1byte)
– Tiene unos tiempos de acceso medidos en
nanosegundos (60, 70, 80...)
– Las operaciones de lectura y escritura hacen uso de los
registros RDM, RIM y selector de memoria.
13
La Memoria. Jerarquía de memorias.Tipos.
Registros de CPU; son memorias de baja capacidad pero
de alta velocidad integradas en el procesador, que
permiten guardar y acceder a valores muy usados,
generalmente en operaciones matemáticas.
Memoria es la caché que se encuentra entre el
procesador y la memoria principal y sirve para
almacenar la información que más se usa.
Memoria principal (RAM)
Memoria externa o secundaria: memoria lenta y no volátil
de gran capacidad. Ejemplo: DVDs, discos duros,
cintas...
14
La Memoria. Otros tipos.
Memoria ROM: la función principal es almacenar
programas especiales que sirven para cargar e iniciar
el arranque del ordenador.
– BIOS es software integrado en ROM–PROM–EPROM
Memoria CMOS: es una memoria que consume poca
energía y almacena datos de configuración para la
BIOS (fecha, hora, discos duros...). Se alimenta con
una pila.– La información que se lee de la BIOS se carga en la CMOS para
empezar a utilizar el equipo.
– El SETUP es el programa que permite cambiar la configuración.
15
La Memoria. Otros tipos.
Otros tipos de memorias internas:
– VRAM (RAM de vídeo): para tarjetas gráficas.
– SGDRAM (RAM dinámica gráfica síncrona):
para tarjetas gráficas. Más velocidad y bajo
consumo
– CDRAM (RAM caché dinámica): actúa como
memoria caché entre el procesador y el
periférico.
16
Buses. Unidades de E/S.
Unidad de E/S: comunica procesador y resto de
componentes internos del ordenador, con los
periféricos de E/S y las memorias de
almacenamiento masivo (externo o auxiliares).
La comunicación entre componentes se realiza por
medio de un Bus.
Consiste en un conjunto de hilos físicos usados para
la transmisión de datos.
Existen fundamentalmente dos tipos, de datos y de
direcciones.
17
Buses. Unidades de E/S.
Según la estructura de interconexión, dividimos:
– Bús único: trata por igual a la memoria y a los
periféricos.
– Bus dedicado: considera a la memoria y a los
periféricos componentes diferentes.
● Datos: información entre CPU y periféricos.
● Direcciones: identifica el destino de la
información del bus de datos.
● Control: organiza y redirige la información
hacia el bus pertinente.
18
Buses. Unidades de E/S.
Un bus queda caracterizado por tres parámetros:
– Anchura o tamaño del bus en bits.
– Velocidad: medida en Mhz
– Tipo: SDR, QDR
Tanto el tipo como la velocidad dependen del
fabricante y del procesador que lo gestione.
Cuello de botella: las operaciones se realizan
rápidamente pero la información no puede
transferirse a igual ritmo.
19
Periféricos: tipos y características.
Son dispositivos para interactuar el usuario con el
ordenador.
Se encuentran conectados al ordenador a través de
puertos o conectores externos.
La unidad de entrada/salida gestiona la conexión de
los periféricos al puerto.
Pueden ser de entrada, de salida o de entrada-
salida.
Están formados por una parte mecánica y otra
electrónica que controla a la parte mecánica.
20
Periféricos: tipos y características.
Otras características:
– Fiabilidad: probabilidad de que se produzca error.
– Tipo de acceso: secuencial o directo
– Velocidad de transferencia: Megabits/s
– Ergonomía: integración persona máquina
– Conexión mediante puertos de E/S
– Soporte != periférico
21
Periféricos: tipos y características.
Ejemplos de periféricos de E/S:
Teclado y ratón, monitor, impresora, escáner,
módem, unidades de disquete, unidades de disco
duro, tableta digitalizadora y lápiz óptico, CD-ROM,
DVD
Drivers o controladores: software necesario para que
el periférico sea reconocido por el sistema
operativo.
22
Ciclo de vida de una instrucción.
Búsqueda de una instrucción
Ilustración extraída de “Montaje y Mantenimiento de Equipos”. Ed. Paraninfo.
23
Ciclo de vida de una instrucción.
Ejecución de una instrucción
Ilustración extraída de “Montaje y Mantenimiento de Equipos”. Ed. Paraninfo.
24
Componentes lógicos. El software.
Tipos de software: aplicaciones informáticas, datos
procesados por las aplicaciones y el sistema
operativo.
El S.O.: es el software que permite que las
aplicaciones informáticas mediante uso del
hardware procesen información.
Actualmente el S.O. incluye aplicaciones propias.
25
Componentes lógicos. El software.
Clasificaciones de los datos:
– Datos de entrada: suministrados desde periféricos
de entrada (teclado, ratón, etc)
– Datos intermedios: obtenidos del procesamiento
– Datos de salida: resultados monitor
– Datos fijos: constantes durante el procesamiento
– Datos variables: modificados durante el
procesamiento.
26
Componentes lógicos. El software.
Según la utilización de los datos:
– Datos numéricos: dígitos del 0 al 9
– Datos alfabéticos: a – Z
– Datos alfanuméricos: anteriores, más caracteres
especiales
27
Sistemas de codificación.
1010101...
A-u-x-i-l-i-o-
28
Sistemas de codificación. El bit.
t
V
t
V
t
V
Los ordenadores utilizan señales eléctricas digitalesSólo dos niveles de voltaje: más sencillo
BInary digiTS
29
Componentes lógicos. Sistemas de codificación.
Sistema de numeración: conjunto de símbolos y
reglas utilizadas para representar cantidades o
datos numéricos.
Sistemas de codificación numérica
– Binario: base 2, símbolos 0 y 1 (bit)
– Octal: base 8, símbolos 0, 1, 2, …, 7
– Hexadecimal: base 16, símbolos 0, 1, …, A, B, C,
D, E, F
– Donde A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15
30
Sistema decimal
Es un sistema posicional: el valor del número depende de su Es un sistema posicional: el valor del número depende de su posición.posición.
4 1 3
10 0 = 1 * 3 = 3
10 1 = 10 * 1 = 10
10 2 = 100 * 4 = 400
Total 413
Valor numérico Peso
Base: # de símbolos del sistema
Exponente: posición del #.
31
Sistema binario
1 0 0 1 0 11 0 0 1 0 1 Valor numéricoValor numérico1 0 0 1 0 11 0 0 1 0 1 Valor numéricoValor numéricoPesoPeso
2200 = 1 = 1 * 1 * 1 = 1= 1
2211 = 2 = 2 * 0 * 0 = 0= 0
2222 = 4 = 4 * 1 * 1 = 4= 4
2233 = 8 = 8 * 0 * 0 = 0= 0
2244 = 16 = 16* 0* 0 = 0= 0
2255 = 32 = 32* 1* 1 = 32= 32
TotalTotal 37 37
Consta de dos símbolos diferentes: 0 y 1.Consta de dos símbolos diferentes: 0 y 1.
32
Sistema decimal
3 0 2 4 1 3 Valor numérico Peso
100 = 1 * 3 = 3
101 = 10 * 1 = 10
102 = 100 * 4 = 400
103 = 1000 * 2 = 2000
104 = 10000 * 0 = 0
105 = 100000 * 3 = 300000
Total 302413
Consta de 10 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.Consta de 10 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.
Sistema hexadecimal
1 2 4 1 31 2 4 1 3
161600 = 1 = 1 * 3 = 3 * 3 = 3
161611 = 16 = 16 * 1 = 16 * 1 = 16
161622 = 256 = 256 * 4 = 1024 * 4 = 1024
161633 = 4096 = 4096 * 2 = 8192 * 2 = 8192
161644 = 65536 = 65536* 1 = 65536* 1 = 65536
TotalTotal 74771 74771
Valor numérico Valor numérico PesoPeso
Consta de 16 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.Consta de 16 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.
0 1 1 0 0 1 1 10 1 1 0 0 1 1 1
2200 = 1 = 1 * 1 * 1 = 1= 1
2211 = 2 = 2 * 1 * 1 = 2= 2
2222 = 4 = 4 * 1 * 1 = 4= 4
2233 = 8 = 8 * 0 * 0 = 0= 0
2244 = 16 = 16 * 0* 0 = 0= 0
2255 = 32 = 32 * 1* 1 = 32= 32
2266 = 64 = 64 * 1* 1 = 64= 64
2277 = 128 = 128* 0* 0 = = 0 0
TotalTotal 103 103
Valor numéricoValor numéricoPesoPeso
(01100111)(01100111)22 = (?) = (?)1010
Transformación binario - decimal
(01100111)(01100111)22 = (?) = (?)1010
Se toma cada valor de derecha a izquierda y se multiplica por 2n
(n: posición del #)
Se suman todos los resultados individuales
RESULTADO = (1*20) + (1*21) + (1*22) + (0*23) + (0*24) + (1*25) + (1*26) + (0*27) = 1 + 2 + 4 + 32 + 64 = 103
Transformación binario - decimal
(00101111)(00101111)22 = (?) = (?)1010
Se toma cada valor de derecha a izquierda y se multiplica por 2n
(n: posición del #)
Se suman todos los resultados individuales
RESULTADO = (1*20) + (1*21) + (1*22) + (1*23) + (0*24) + (1*25) + (0*26) + (0*27) = 1 + 2 + 4 + 8 + 32 = 47
Transformación binario - decimal
Convierta los siguientes números de binario a decimal:
•(01100111)2 = (?)10
•(00101111)2 = (?)10
•(00010101)2 = (?)10
•(01010111)2 = (?)10
Transformación binario - decimal
(28)(28)10 10 = (?)= (?)22
Se realizan divisiones sucesivas por 2
28÷2=14÷2=7÷2=3÷2= 1
0 0 1 1
Se toman los residuos en orden inverso al cálculo de las divisiones, incluyendo el último resultado:
(28)10 = (11100)2
dígito más significativo,
máximo # de divisiones
Transformación decimal - binario
(17)(17)10 10 = (?)= (?)22
Se realizan divisiones sucesivas por 2
17÷2= 8÷2= 4÷2= 2÷2= 1
1 0 0 0
Se toman los residuos en orden inverso al cálculo de las divisiones, incluyendo el último resultado:
(17)10 = (10001)2
Transformación decimal - binario
Convierta los siguientes números de decimal a binario:
•(28)10 = (?)2
•(17)10 = (?)2
•(15)10 = (?)2
•(135)10 = (?)2
•(251)10 = (?)2
•(87)10 = (?)2
•
Transformación decimal - binario
Agrupa secuencias de cuatro bits en un bloque para representar un símbolo.
Cada bloque solo puede contener uno de 16 patrones distintos (24 patrones)
Facilita el tratamiento de la información (bits): Ej: Es más fácil visualizar
–A460EB13 que
–10100100011000001110101100010011..
Notación hexadecimal
Convierta los siguientes números de binario a decimal:
•(01110101)2 = (?)16
•(01101111)2 = (?)16
•(01100111)2 = (?)16
•(00101101)2 = (?)16
•(01101100)2 = (?)16
•(00100111)2 = (?)16
•
Transformación binario - hexadecimal
Patrón Patrón Patrónbinario hexadecimal decimal
0000 0 0 0001 1 1 0010 2 2
1001 9 9 1010 A 10 1011 B 11 1100 C 12 1101 D 13 1110 E 14 1111 F 15
Sistemas numéricos. Equivalencias
•01110101 = 0111 0101 = 75(16) = 117 (10)
•01101111 = 0110 1111 = 6F (16)= 111 (10)
Sistemas de numeración. Equivalencias.
Transformaciones
Hexadecimal – DecimalDecimal – Hexadecimal
Octal – DecimalDecimal – Octal
¿...?
47
Componentes lógicos. Codificación Alfanumérica.
Se usa para representar una cantidad determinada
de símbolos en binario. A cada símbolo le
corresponderá una combinación de un número de
bits.
– ASCII (American Standard Code for Information
Interchange): utiliza 7 u 8 bits 27 u 28 símbolos
– EBCDIC (Extended BCD Interchange Code): símbolo
representado por combinación de 8 bits agrupados
en dos bloques de cuatro
– FIELDATA: bloques de 6 bits. Apenas utilizado.
– UNICODE: permite que un producto software o página
Web, se oriente a múltiples plataformas. Tiene una
48
ASCII
49
EBCDIC
Extended Binary Coded Decimal Interchange Code
Caráct. ASCII EBCDIC Caráct. ASCII EBCDIC Caráct. ASCII EBCDIC
Blanco 20 40 3 33 F3 9 39 F9
“ 22 7F 4 34 F4 A 41 C1
& 26 50 5 35 F5 B 42 C2
0 30 F0 6 36 F6 C 43 C3
1 31 F1 7 37 F7 D 44 C4
2 32 F2 8 38 F8 a 61 81
50
Componentes lógicos. Medida de la información.
Bit: mínima unidad de información (0 ó 1)
Nibble o cuarteto: cto de 4 bits
Byte u octeto: cto de 8 bits
Kilobyte (KB): cto de 1024 bytes 210 bytes
Megabyte (MB): cto de 1024 KB 220 bytes
Gigabyte (GB): cto de 1024 MB 230 bytes
Terabyte (TB): cto de 1024 GB 240 bytes
Petabyte (PB): cto de 1024 TB 250 bytes
Hexabyte (EB): cto de 1024 PB 260 bytes
Zettabyte (ZB): cto de 1024 EB 270 bytes
Yottabyte (YB): cto de 1024 ZB 280 bytes