Ciencia de Computacion Arquitectura

CIENCIAS DE LA

COMPUTACIN

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA Ingeniera de Sistemas

Ing Minelly Martnez Pealoza

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Qu piensan ustedes que es Ciencias de Computadoras?

Ciencias de computadoras

No es usar programas

todo el mundo debera saber usar

programas

No es reparar computadoras

esto lo hace un Tcnico en

Electrnica

No es disear computadoras

esto lo hace un Ingeniero de

Computadoras

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Una cita interesante

Si Ciencias de Computadoras no es el estudio de las computadoras, qu es entonces?

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Qu estudia las Ciencias de Computadoras?

Las Ciencias de Computadoras es el estudio de los algoritmos.

Un algoritmo es un procedimiento detallado para resolver un problema.

Un programa es un algoritmo implementado con un lenguaje de programacin.

Por lo tanto, los cientficos de computadoras somos solucionadores de problemas.

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Qu estudia las Ciencias de Computadoras? (cont.)

Los cientficos de computadoras:

Analizan los requisitos de un problema.

Disean el algoritmo ms adecuado.

Implementan el algoritmo escribiendo un programa.

Ejecutan el programa en una computadora.

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Qu estudia las Ciencias de Computadoras? (cont.)

Ciencias de computadoras

Utiliza las matemticas y la lgica

para analizar la eficiencia de los algoritmos

Utiliza el mtodo cientfico y conceptos de ingeniera

para disear algoritmos y programas de forma

organizada

Utiliza destrezas de comunicacin escrita y oral

para comunicarse con sus colegas y con el pblico

Es interdisciplinaria

ya que uno tiene que aprender a resolver

problemas de diversos tipos

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Programacin de Computadoras

Es una parte importante de la Ciencia de Computadoras, ya que el fin primordial del diseo de un algoritmo es que ste pueda ser programado y ejecutado en una computadora.

Los programadores crean los programas que hacen de la computadora una herramienta til en todas las profesiones.

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La programacin como arte y ciencia

Para programar hay que ser creativo.

La programacin es un arte porque cada pequeo detalle de un programa tiene que ser diseado con mucho cuidado.

Dos programas pueden implementar el mismo algoritmo y ser completamente diferentes gracias a la creatividad de su autor.

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La programacin como arte y ciencia (cont.)

La programacin es una ciencia porque requiere anlisis, experimentacin y disciplina.

Para programar hay que aprender lenguajes diferentes con reglas.

Se usa la teora matemtica para determinar la eficiencia de un programa.

La Informtica abarca diferentes aspectos:

Arquitectura de computadores

Metodologa para el desarrollo de software

Programacin

Redes de computadoras

Inteligencia artificial

Electrnica

Aplicaciones de la Informtica

Negocios

Gobierno

Almacenamiento y consulta de informacin

Industria

Comunicaciones Ciencia

Entretenimiento Medicina

Transporte

Arte

INGENIERIA DE SISTEMAS UPT

INGENIERIA DE SISTEMAS

Qu es una computadora ?

Es un dispositivo electrnico que recibe un conjunto de

datos de entrada, los procesa

mediante programas y genera

resultados o informacin.

Tiene gran capacidad para el

almacenamiento de los datos y

elevada velocidad de clculo.

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Una computadora puede

Obtener datos.

Informar resultados.

Llevar a cabo cmputos matemticos y otros

procesos.

Almacenar y recuperar datos rpidamente.

Repetir procesos un sinnmero de veces sin

cansarse ni equivocarse.

Procesamiento de datos

Datos

Realizar operaciones aritmticas (+, -, *,

/)

Mover

Ordenar

Comparar

Buscar

Clasificar

Almacenar

Informacin

Procesamiento

Materia prima usada como entrada

Salida o resultado del procesamiento de los datos

Pasos en el procesamiento de datos

1. Entrada

2.Procesamiento

3. Salida

4. Almacenamiento

Generaciones de computadoras

Primera Generacin (1942 - 1955) Mquinas grandes y costosas, construidas con tubos al

vaco.

Programadas en lenguaje de mquina.

Memoria: Tarjetas perforadas.

Uso: aplicaciones cientficas y militares.

Segunda Generacin (1955 -1964) Construidas con circuitos de transistores.

Programadas en lenguajes de alto nivel.

Menor tamao.

Uso: Cientfico, militar, administrativo (reservaciones

de aerolneas, control de trfico areo, etc.).

Memoria: cintas magnticas, tambores magnticos

Tercera generacin (1964 - 1971) Circuitos integrados (miles de componentes

electrnicos en miniatura)

Pequeas, rpidas y desprenden menos calor.

Ms fciles de usar.

Memoria: discos magnticos.

Cuarta generacin (1971 - 1989) Construidas con microprocesadores (alta densidad y

veloces).

Pequeas y menos costosas. Surgen los PCs.

Se incrementa el nmero de aplicaciones.

Memoria: disco duro, cintas magnticas y disquetes.

Fciles de usar.

Fciles de producir comercialmente.

Quinta generacin (1989 presente) Construidas con componentes altamente integrados.

Grandes capacidades de procesamiento. Ms veloces y

confiables. Altas capacidades de memoria.

Internet y aplicaciones multimedia.

Infinidad de usos.

Clasificacin de las computadoras

Existen varios criterios para clasificar las computadoras.

Segn sus propsitos:

Computadoras de propsito especial y propsito general.

Segn su uso:

Computadoras para uso individual y para organizaciones.

Clasificacin de las computadoras segn su

propsito.

Computadoras de propsito especial

Dedicadas a un solo propsito o tarea especializada. Se disean para manejar problemas especficos.

Ejemplo: control de procesos automatizados, monitorear desastres naturales, simuladores de vuelo, exploracin marina, administracin de plantas nucleares, consolas de videojuegos, electrodomsticos, etc.

Computadoras de propsito general

Utilizadas para realizar una amplia variedad de tareas o aplicaciones. Pueden almacenar grandes cantidades de datos. Son muy verstiles.

Uso individual

Computadoras de escritorio

Estaciones de trabajo

Laptops

Tabletas

Computadoras de bolsillo

Telfonos inteligentes

Clasificacin de las computadoras segn su

uso.

Uso organizacional

Supercomputadoras

Macrocomputadoras o

mainframaes

Minicomputadoras

Microcomputadoras

Computadoras para uso individual

Computadoras de escritorio

Tipo de computadora ms comn.

Realizan infinidad de tareas.

Actualmente tienen altas capacidades de almacenamiento y procesamiento.

Estaciones de trabajo (workstations)

Utilizadas para aplicaciones que requieren de

capacidades grficas de alta calidad.

Usos: aplicaciones de ingeniera, diseo,

publicidad, creacin de software, sistemas de

diagnstico en medicina, animacin.

Tienen mayores capacidades que una

computadora de escritorio.


Laptops (notebook o porttil)

Son computadoras de tamao y peso reducido.

Tienen la misma capacidad que una computadora de escritorio.

Tabletas (tablets) Es una computadora porttil que se caracteriza

por utilizar una pantalla tctil como dispositivo

principal para interactuar con el usuario.

Pueden emplearse para leer libros electrnicos,

ver pelculas y escuchar msica, jugar, almacenar

informacin, conectarse a Internet para navegar y

descargar aplicaciones, etc.

Fcil de transportar y usar en cualquier lugar.


Asistentes personales digitales (PDA, handheld computers)

Fueron diseados originalmente como

organizadores personales.

Caractersticas bsicas: agenda, libreta de

direcciones, lista de tareas, bloc de notas;

aplicaciones web, juegos.

Telfonos inteligentes (smartphones)

Hbrido entre un PDA y un celular.

Permiten: navegar en la web, uso de correo electrnico, juegos y gran variedad de aplicaciones, adems de funcionar como telfono celular.

Han sustituido a los PDA.

Computadoras para uso organizacional

Supercomputadoras

Extremadamente potentes, rpidas y

costosas.

Procesan trillones de operaciones por

segundo.

Formadas por mltiples paneles.

Precios: ms de 2 millones de $, llegando

hasta 250 millones de $ aprox.

Usos: estudio de energa y armas

nucleares, bsqueda de yacimientos

petrolferos, estudio de tornados, estudio

de clima, diseo de aviones, entre otras.

Supercomputadora Sequoia, la ms rpida del mundo (Livermore, CA, USA)


Mainframes (macrocomputadoras)

Diseadas para dar servicio a grandes

empresas y organizaciones.

Potencia de clculo inferior a las

supercomputadoras (varios millones de

operaciones por segundo).

Capacidad de soportar un gran nmero de

computadoras remotas conectados a travs

de la red.

Disponen de una gran cantidad de memoria

masiva.

Ejemplo de usos: bancos, grandes

organizaciones, bases de datos del

gobierno.

Minicomputadoras (servidores de red)

Manejan cientos de usuarios. Cada usuario accede a travs de un

terminal.

Usadas en pequeas organizaciones.

Usos: almacenan bases de datos, automatizacin industrial y aplicaciones multiusuario.

HP Servers


Componentes de una computadora

Hardware

Componentes fsicos Equipos Son tangibles

Software

Componentes lgicos (programas)

Le indican a la computadora que debe hacer

Permiten la interaccin con el usuario

Dispositivos de entrada

Dispositivos de salida

Unidad central de proceso (CPU)

Memoria

Dispositivos de almacenamiento secundario

Hardware


Ms comunes:

Teclado

Permiten introducir datos a la computadora.

Mouse o ratn


Pantallas sensibles al tacto

Lpiz ptico

Tabletas grficas

Joysticks


Escner

Micrfono

Cmaras digitales

Cmaras web

Lectores de cdigos

de barras


Monitor o pantalla

Dispositivo de salida ms comn

Tipos (segn colores)

Monocromticos

Escala de grises

Color

Tipos (segn tecnologa)

Rayos catdicos (CRT)

Pantallas de cristal lquido (LCD)

LCD

CRT

Muestran datos e informacin al usuario

Impresora

Registra sobre papel la

informacin que produce

la computadora.

Tipos

Matriciales

Inyeccin de tinta

Lser


Sistemas de sonido

Cornetas, audfonos, etc.

Plotter

Efecta impresiones grficas

con gran precisin y en

grandes formatos.

Diseo grfico y arquitectura.

Impresora 3D

Realiza impresiones de

diseos en 3D, creando

piezas a partir de diseos

hechos en una computadora.


Funciones Dirige y controla el

procesamiento de datos

Controla el flujo de datos (entrada y salida)

Controla la ejecucin de los programas

Consta de: Unidad de control

Unidad Aritmtico -

Lgica

Unidad central de proceso (CPU)

Cerebro la computadora

Unidad de Control

Funciones

Supervisar la ejecucin de

programas

Coordinar las actividades de

entrada/salida

Localizar datos

Establecer dnde se

almacenan los datos

Determinar el orden de

ejecucin de las instrucciones

Asignar localidades de

memoria

Unidad Aritmtico-Lgica

Clculos aritmticos (suma, resta,

multiplicacin y divisin)

Operaciones lgicas de comparacin (>,

No confundir:

CASE (carcasa, gabinetes, caja, torre) CPU (procesador)

Un sistema de numeracin en base b utiliza para representar los

nmeros un alfabeto compuesto por b smbolos o cifras

Ejemplos:

b = 10 (decimal) {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

b = 16 (hexadecimal) {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

b = 2 (binario) {0,1}

El nmero se expresa mediante una secuencia de cifras:

N ... n4 n3 n2 n1 n0 n-1 n-2 n-3 ...

El valor de cada cifra depende de la cifra en s y de la posicin

que ocupa en la secuencia

Sistemas numricos

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Representacin de datos en la memoria

Todos los datos e instrucciones se representan internamente en la memoria

de la computadora usando nmeros binarios.

Las computadoras usan nmeros binarios porque es ms fcil crear dispositivos electrnicos de dos estados de voltaje

(binarios) que de 10 estados (dispositivos decimales).

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Representacin de datos en la memoria: los nmeros

Los humanos usamos el sistema decimal para representar los nmeros. 147 = (1 102) + (4 101) + (7 100)

= 100 + 40 + 7

La computadora usa el sistema binario. 100100112 = (1 2

7) + (1 24) + (1 21) + (1 20)

= 128 + 16 + 2 + 1 = 14710

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Representacin de datos en la memoria: los nmeros (cont.)

Para transformar de binario a decimal y viceversa conviene recordar que:

20 = 1 24 = 16

21 = 2 25 = 32

22 = 4 26 = 64

23 = 8 27 = 128

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Para determinar la representacin binaria de un nmero entero en sistema decimal se puede crear una tabla de las potencias de 2 y determinar con cul suma de potencias se obtiene el nmero deseado.

Por ejemplo,

14710 = ?2

1 0 0 1 0 0 1 1

128 64 32 16 8 4 2 1

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Un algoritmo que podemos utilizar para determinar la representacin binaria de un nmero entero en sistema decimal es dividir el nmero entre 2 y seguir dividiendo el cociente obtenido hasta que sea 0. Luego, se recogen los residuos en orden inverso.

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Por ejemplo, 14710 = ?2

147 / 2 = 73 R 1

73 / 2 = 36 R 1

36 / 2 = 18 R 0

18 / 2 = 9 R 0

9 / 2 = 4 R 1

4 / 2 = 2 R 0

2 / 2 = 1 R 0

1 / 2 = 0 R 1

Por lo tanto, 14710 = 100100112

Conversin decimal - base b

Mtodo de divisiones sucesivas entre la base b

Para nmeros fraccionarios se realizan multiplicaciones

sucesivas por la base b.

Consideracin de restos mayores que 9 y Error de

truncamiento

Ejemplos:

2610 = 110102

0,187510 = 0,00112

26,187510 = 11010,00112

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El nmero ms grande que se puede representar en 1 byte es 255 (= 28 1).

Para representar nmeros mayores hacen falta usar varios bytes.

Los cientficos de computadoras utilizan el sistema hexadecimal para abreviar representaciones binarias.

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