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Introduccin al sistema informtico yarquitectura

Caso prctico

Isftic. Uso educativo n-c. Procedencia

Isftic. Uso educativo n-c. Procedencia

Ivn acaba de comenzar su formacin en la familiaprofesional de informtica, en el ciclo de SistemasMicroinformticos y Redes, en concreto en elmdulo de Sistemas Operativos Monousuario.

Tiene claro que est dispuesto a ser un buentcnico en la materia, y para ello cree que tieneque tener claras cuales son las bases defuncionamiento de los sistemas informticos.

Lahistoria de la informtica le apasiona, puesto quetiene curiosidad por saber cuales ha sido losprincipios en los cules estn basados losmodernos equipos informticos que tanto hancolaborado en la evolucin tecnolgica de lahumanidad, especialmente en los ltimos 30 aos.

De la misma forma, tambin considera interesantesaber cmo funcionan realmente los ordenadores: cmo representan la informacin, cmorealizan los clculos, cules son sus componentes principales, y cmo se procesa realmentela informacin en un equipo informtico.

Inicios de la informtica Conceptos bsicos

Autor: Elaboracin propia.

Imagen baco: Autor: Generation X-ray. c.c. 2.0 Procedencia

Imagen PC: Autor: Boffy b. c.c. s.a. 3.0.Procedencia

Los sistemas de tratamiento de lainformacin, han ido evolucionado deforma paralela a los avancestecnolgicos que se han idoproduciendo.

En un principio eran sistemasrudimentarios, que utilizaban tecnologasbasadas en sistemas mecnicos yelectromecnicos, para posteriormenteutilizar sistemas basadoscompletamente en sistemas electrnicos, por tanto su avance va indiscutiblemente ligado al avance de latecnologa electrnica y microelectrnica.

Por tanto es conveniente hacer un repaso de la historia de la evolucin de los sistemas de tratamiento dela informacin.

La prehistoria informtica

baco chino.

Autor: Shieldf ory ourey es Dav e Fischer. c.c. s.a. 3.0 Procedencia

EL BACO

La primera referencia que se encuentra enla historia de un sistema de clculobasado en un "aparato", es el baco, enel ao 2500 a.C. en China. Ya entoncesse utilizaban aparatos capaces de realizarclculos. El aparato en cuestin eracapaz de contar y almacenar datos(aparece el concepto de almacenaje yasociado a l el de memoria).

El sistema en cuestin est formado porvarios ejes (que definen la capacidad deconteo de la mquina) y cada eje tienevarias cuentas o fichas, que sirven pararepresentar los nmeros del 0 al 9.

En el primer eje se representan lasunidades, en el segundo las decenas, en

el tercero las centenas, en el cuarto las unidades de millar etc...

Es decir utilizando este artilugio somos capaces de representar un nmero utilizando las fichas.

Representa los siguientes nmeros utilizando el baco de la animacin: 479, 1285, 12937.

Pascalina.Autor: Dav id Monniaux. c.c. s.a. 3.0. Procedencia

MAQUINA DE PASCAL

En 1642 el francs Blaise Pascal, con tan slo 19 aoscre la primera mquina capaz de sumar. Unos aosms tarde en 1671, el matemtico alemn Gottfried W.Leibniz implementa una mquina capaz de multiplicar ydividir. Prcticamente una calculadora en el siglo XVIIIEl mecanismo consista en una serie de ruedasdentadas que girando sobre un eje comn disponan de10 dientes. Cada diente con el nmero 9, llevaba untope que incida sobre la rueda anexa, hacindolaavanzar una posicin. Este sistema mediante el uso deuna manivela u otro dispositivo, consegua contarautomticamente.

No sera hasta dos siglos ms tarde cuando serealizasen mquinas capaces de sumar, restar, multiplicar y dividir automticamente.

MQUINA DE BABBAGE

En 1821 en ingls Charles Babbage presenta su "mquina de diferencias", capaz de resolver ecuacionespolinmicas mediante el clculo de las diferencias sucesivas entre los conjuntos de nmeros.

ALGEBRA DE BOOLE

Es relevante tambin el libro "El anlisis matemtico del pensamiento" que George Boole publica en 1847dando las bases de su lgebra: el lgebra de Boole, utilizada en los sistemas actuales.

HERMAN HOLLERITH

Mostrar retroalimentacin


En 1890 bajo el respaldo comercial de "Tabulating Machine Company", (CTR) aparece la mquinatabuladora de Herman Hollerith, basada en los ensayos de Boole y Babbage. Con un sistema elctricotrabajaba en binario a travs de tarjetas perforadas, asociando los diferentes estados lgicos (verdadero (1)y falso (0)) a la presencia o no de perforaciones.

En 1924, la compaa CTR, pas a llamarse International Business Machine, ms popularmente conocidacomo IBM. El gigante azul acababa de nacer!

Para saber ms

Visita el siguiente enlace. En la seccin de personajes, puedes saber ms, Blaise Pascal,Gottfried W. Leibniz, sobre Charles Babbage y George Boole.

Personajes de la historia de la Informtica

Autoevaluacin

Qu personaje invent la primera mquina capaz de sumar nmeros?

George Boole

Charles Babbage

Blaise Pascal

Herman Hollerith

De los personajes siguientes, Quin fue el predecesor de la compaa que posteriormente sellamara IBM, mundialmente conocida como "El gigante Azul"?

George Boole

Charles Babbage

Blaise Pascal

Herman Hollerith

Primera generacin de ordenadores (1946-1955)

Vlv ulas de v aco.

Autor: Andrew Kev in Pullen. Dominio pblico. Procedencia

Cada etapa de la historia informtica, hasido liderada por la aparicin de uncomponente electrnico que ha potenciadola creacin de ingenios. Si bien hasta ahoraexistan mquinas capaces de realizarclculos ms o menos complejos, no eshasta este momento cuando seimplementan gracias a un componente: lavlvula de vaco.

La vlvula de vaco, tubo de vaco osimplemente vlvula es un componente quetiene dos extremos de trabajo lmite (corte ysaturacin), que se van a relacionar con losvalores lgicos 0 y 1, que conforman elsistema binario, para su posteriortratamiento con el lgebra de Boole.

Mquinas de esta generacin:

MARK I, II Y III (mquina electromecnica basada en )

ENIAC (tecnologa electrnica basada en vlvulas de vaco)

UNIVAC I

La Mark I tena 2.5 metros de alto y 17 metros de largo, pesaba 31500 kg, contena 800 km decable aproximadamente y tena ms de 3.000.000 de conexiones.

Para saber ms

Visita el siguiente enlace. En la seccin de mquinas, puedes conocer ms cosas sobre elMark I y el ENIAC.

Mquinas de la Historia de la Informtica

crispinolomayieResaltado

crispinolomayieNota adhesivaRels


Segunda generacin de ordenadores (1955-1964)

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Transistor. Autor: Oskay. Procedencia

Esta Segunda poca, fue marcada por la aparicin de unnuevo componente electrnico: el transistor.

Este componente lograba sustituir a las vlvulas de vaco.Su fabricacin y funcionamiento est basado en elelemento ms abundante en la naturaleza: el silicio.

Consigui reducir costes ya que la materia prima erabarata (tanto como un puado de arena). Adems elsistema de produccin era menos complejo.

Ventajas del transistor con respecto a la vlvula de vaco:

Ms barato.Menor consumo de energa.Mayor rapidez de operacin.Menor tamao.Ms fiable.Ms fcil de manipular para el ser humano. (las vlvulas trabajaban con altas tensiones con elconsiguiente riesgo de electrocucin)

Para saber ms

Visita el siguiente enlace. En la seccin de componentes, puedes ver la cronologa deaparicin de los diferentes componentes elctricos y electrnicos que han intervenido en eldesarrollo de la informtica:

Componentes de la historia de la Informtica

Autoevaluacin

El transistor consume mayor energa que la vlvula de vaco.

El transistor tiene un menor tiempo de respuesta que la vlvula de vaco (es ms rpido).

La vlvula de vaco es ms peligrosa de manipular que el transistor debido al alto voltaje con elque trabaja.





Tercera generacin de ordenadores (1964-1974)

Microchip.

Autor: Amagill. c.c. 2.0 Procedencia

En Abril de 1964 aparece el IBM 360, mquina que inauguraesta generacin. El protagonista de esta generacin es otronuevo componente electrnico: el circuito integrado, tambinllamado "chip" o "microchip".

Este componente en diversas escalas de integracin,consigue concentrar en una superficie mnima cientos, miles eincluso en la actualidad millones de transistores.

Esto es posible gracias a la posibilidad de "imprimir"directamente en el sustrato de germanio o silicio lostransistores, resistencias, condensadores...Este avance fue conseguido optimizando los procesos defabricacin, consiguiendo disminuir los consumos y por tanto

las disipaciones de potencia en calor.Este avance fue conseguido por dos personajes de forma independiente pero casi simultnea: Jack Kilby yRobert Noyce.Posteriormente Noyce junto a Gordon Moore fund Intel.

A mediados de los 70 aparece un nuevo tipo de ordenador de proporciones ms reducidas que lasmquinas conocidas hasta el momento (mainframes): Se trata de los miniordenadores, un paso intermedioentre los grandes ordenadores (mainframes) y los microordenadores domsticos actuales (ordenadorespersonales).

Algunas de las mquinas ms representativas de esta generacin fueron: UNIVAC 1108 y1110, IBM 370.

Para saber ms

Si queres saber ms sobre los circuitos integrados visita los siguientes enlaces:

El circuito Integrado





Cuarta generacin de ordenadores (1974-1983)

Microprocesador.

Autor: Stef an . Procedencia

El componente asociado a esta poca, es el microprocesador,el mismo elemento estrella de nuestros das. El primermicroprocesador fue desarrollado por Intel en 1971: el 4004.Este nuevo dispositivo fue construido conforme a laarquitectura de Von Neumann.

La gran ventaja que representa la aparicin delmicroprocesador es adems de un incremento importante envelocidad, ahorro de consumo y potencia de clculo, lareduccin espectacular de tamao y coste. Tal ha sido elcambio aportado por el microprocesador que esta etapa se hadenominado la de la "revolucin informtica".

Otro gran avance de esta etapa es la implantacin dememorias en semiconductores. Hasta entonces se utilizabanlos ncleos de ferrita.

Aparece la tecnologa de montaje de circuitos impresos SMT (montaje superficial) que sustituye a loscomponentes discretos, que logra una gran reduccin del tamao de los componentes electrnicos y delespacio ocupado por los circuitos impresos.

El software sigue evolucionando y aparecen compaas como Microsoft.

Para saber ms

En los siguientes videos, puedes ver el complejo proceso de fabricacin y montaje de unmicroprocesador: Desde la fabricacin del microchip, su encapsulado, hasta el montaje de loschips en una placa de circuito impreso.

Montaje y encapsulado de un microprocesador

Historia de los microprocesadores Intel

Autoevaluacin

Qu otro nombre recibe popularmente el circuito integrado?

SMT.

Chip.

Circuito impreso.

El microprocesador es un ....

Circuito impreso.

Circuito integrado.

Circuito SMT.








crispinolomayieNota adhesivafallo. Correcta Chip

Quinta generacin de ordenadores (1983-)

Microprocesador

Valvula de vaco

Transistor

Circuito integrado

Robot. Autor:Extra ketchup. c.c. 2.0 Procedencia

Realmente esta quita generacin no existe como tal. Desde1983 se lleva hablando de esta generacin. En esta generacinms que el avance en la tecnologa (invento de un nuevocomponente) se persiguen otros objetivos como elprocesamiento paralelo y manejo del lenguaje natural consistemas de Inteligencia Artificial (IA). Si bien el primer objetivose ha logrado hace tiempo, el segundo no llega a alcanzarse confiabilidad.

La multimedia, los reconocedores de lenguajes y otra serie deaplicaciones no llegan a conseguir una fiabilidad completa. Laaparicin de Internet, los continuos avances y la inmersin de lasociedad en la era tecnolgica auguran cambios importantes.

El planteamiento de la evolucin informtica ya no es slotcnico, sino que se ha convertido en un acontecimiento social, como queda expuesto de manifiesto en lallamada Sociedad de la Informacin, que lleva asociados cambios importantes en nuestra vida cotidiana.

Para saber ms

Pulsando en el enlace puedes ver un video sobre mquinas y robots de esta generacin:

Quinta generacin de computadoras.

Video ilustrativo sobre la historia de las computadoras

Autoevaluacin

Escribe la generacin correspondiente a la que corresponden los siguientes componentes:(escribir en la caja de texto, por ejemplo primera, tercera,... en letras minsculas)



Robots

Enviar

Hardware y Software

Autor: Blakespot. c.c. 2.0. Procedencia

Win95.. Autor: zappobang. c.c. 2.0. Procedencia

La informtica, bien entendida, es la ciencia que se ocupa de manejar informacin mediante el uso demquinas. Las mquinas son capaces de realizar diferentes tareas, ejecutando lo que se ha venido endenominar "programa". Cada tarea es un programa.

Por lo tanto, aqu es donde surgen estos dos conceptos, ya que un mismo mecanismo fsico (hardware omaquinaria) es capaz de realizar diferentes tareas o programas (software).

Por tanto vamos a definir estos nuevos conceptos:

HARDWARE

Por hardware entendemos el soporte fsico, lamaquinaria capaz de procesar la informacin. Hemosvisto que esta maquinaria ha evolucionado, siendo alprincipio maquinaria mecnica y electromecnica,pasando a utilizar tecnologa electrnica en laactualidad. (Circuitos impresos, circuitos integrados(chips), conectores, cables,...).

SOFTWARE

El usuario es la persona que maneja y controla toda laoperacin. Utiliza la mquina para procesar los datos yobtener informacin. Segn la cualificacin del trabajorealizado frente al sistema informtico recibir elnombre de operario (usuario bsico), administrador delsistema, analista, programador, etc....

Autoevaluacin

Cules de los siguientes componentes forman parte del hardware del sistema?

Chips

Sistema Operativo







Circuito impreso

Procesador de texto

Qu otro nombre recibe el Software de Base?

Software de aplicacin

Microchip

Sistema Operativo

Programa



Representacin de la informacin en el sistemainformtico

Caso prctico

Autor: Rino ap Codkelden. c.c. 2.0 Procedencia

Una vez conocidos cules hansido los hitos histricos en laevolucin de la informtica, Ivnse pregunta, cmo son capaceslas mquinas de representarinternamente lo que conocemoscomo informacin, bien seannmeros, textos, imgenes,videos, etc...

Cules son los mecanismosutilizados por el ordenador pararepresentar los datos?

La informacin que nosotrosmanejamos en nuestra vidacotidiana, est expresadaprincipalmente en forma de

textos, nmeros o imgenes fijas o imgenes en movimiento.

Para que los ordenadores puedan procesar esta informacin, necesitamos convertirla otraducirla de alguna forma al lenguaje utilizado por las mquinas. Los sistemas informticosactuales, estn basadas en el cdigo binario, y nicamente son capaces de diferenciar entredos estados: 1 y 0. Por tanto necesitamos un cdigo o sistema establecido para traducir lainformacin que nosotros manejamos habitualmente al lenguaje utilizado por los sistemasinformticos. A continuacin vamos a ver cmo se representan los nmeros en los sistemasinformticos, as como algunos sistemas de codificacin.

Sistemas de numeracin posicionales (I)

Autor: Luisfi. c.c. s.a. 3.0 Procedencia

El hombre, desde el principio de los tiempos,intent buscar un sistema para contabilizar.Puesto que disponemos de dos manos concinco dedos cada una, stos nos permitenrepresentar 10 smbolos, o nmeros. De aqusurgi el primer sistema de numeracin: elsistema decimal.

Un cdigo o sistema de numeracin es un conjunto de smbolos y reglas que se utilizan para representarcantidades.

En todos los sistemas de numeracin existe un elemento que caracteriza al propio sistema y se le da elnombre de base del sistema de numeracin. La base del sistema de numeracin, es el nmero desmbolos distintos que se utilizan para poder representar la informacin en ese sistema determinado, porejemplo el sistema decimal tiene base 10, es decir utiliza 10 smbolos distintos (del 0 al 9), el sistemabinario tiene base 2 y utiliza 2 smbolos (0 y 1).

Otro concepto que debemos conocer cuando hablamos de un sistema de numeracin es el rango derepresentacin, que es el conjunto de cantidades posibles que podemos representar dado un nmero decifras determinado (n).

El rango de representacin se determina elevando la base del sistema de representacin al nmero decifras que se vayan a utilizar en la codificacin.

Por ejemplo, en un sistema de representacin de 4 cifras (posiciones) en base 2, su rango derepresentacin es: 24 = 16, es decir, 16 es el nmero de combinaciones distintas que podemos hacer con4 posiciones y dos smbolos distintos de representacin.

Este tipo de sistema de numeracin recibe el nombre de sistema de numeracin posicional.

Sistema de numeracin posicional: Es aquel que al representar una cantidad mediante una cadena desmbolos, el significado de cada uno de los smbolos que la forman varan en funcin de la posicin queocupen dentro de la cadena.

Por ejemplo: si tenemos los nmeros 84 y 48, vemos que el 84 tiene una cadena de smbolos el 8 y el 4,mientras que el 48 tiene una cadena de smbolos compuesta por el 4 y el 8. Cada uno de esos smbolostiene un valor distinto dependiendo de su posicin dentro de la cadena que forma el nmero.

En el 84 el 4 representa las unidades y el 8 las decenas. En el 48 el 8 representa las unidades y el 4 lasdecenas. Lo cual significa que e funcin de la posicin que ocupe el nmero dentro de la cadena, su valorvara.









Sistemas de numeracin posicionales (II)

A continuacin vamos a ver algunos sistemas de numeracin posicionales:

Sistema Decimal

Es el que entendemos y utilizamos todos los humanos de forma habitual, es un sistema de numeracinen base 10. Utiliza 10 smbolos (del 0 al 9) para representar cualquier cantidad.

Su rango de representacin ser: 10n , donde n es el nmero de cifras o posiciones que se vayan autilizar.

Este sistema de numeracin es posicional, el dgito ms a la derecha representa las unidades y queda

multiplicado por 1 (para las unidades sera 100), el siguiente dgito representa a las decenas quedando

multiplicado por 10 (101) as sucesivamente.

EJEMPLO: Descomposicin del nmero decimal 433.

4 x 102 + 3 x 101 + 3 x 100= 400 + 30 + 3 = 433.

Por ser el sistema que conocemos todos ser el utilizado para conocer cualquier cantidad representadaen otro sistema de numeracin.

Sistema Binario

Sistema de numeracin binario.

Autor:MEC(isftic). c.c. 2.5. Procedencia

El ordenador utiliza internamente este sistema de numeracin. Es un sistema de numeracin en base 2.Utiliza nicamente 2 smbolos (el 0 y el 1) para representar cualquier cantidad. Cada uno de los dgitosque componen el nmero representado en este sistema se le denomina Binary digit.

El valor posicional de un dgito dentro de un nmero binario se basa en la progresin de potencia de 2.

EJEMPLO: La representacin del nmero decimal 13 en binario es 1101, siendo su descomposicin lasiguiente:

13 (base10)=1101(base 2)=1 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 = 8+4+0+ 1 = 13

Sistema Octal

Sistema de numeracin octal.


Es un sistema de numeracin en base 8 que utiliza 8 smbolos (del 0 al 7) para representar cualquiercantidad.





El valor posicional de un dgito dentro de un nmero en base octal se basa en la progresin de potencia de8.

EJEMPLO: La representacin del nmero decimal 78 en octal es 116, siendo su descomposicin lasiguiente:

1 x 82 + 1 x 81 + 6 x 80= 64 + 8 + 6 = 78.

Sistema Hexadecimal

Sistema de numeracin hexadecimal.

Autor: MEC (isftic). c.c. 2.5. Procedencia

Es un sistema de numeracin en base 16 y utiliza 16 smbolos (del 0 al 9 y las letras A,B,C,D,E,F) pararepresentar cualquier cantidad. Cada una de las letras representa un valor, A=10; B=11; C=12; 0=13;E=14; F=15.

El valor posicional de un dgito dentro de un nmero en base hexadecimal se basa en la progresin depotencia de 16.

EJEMPLO: La representacin del nmero decimal 78 en hexadecimal es 4E, siendo su descomposicin lasiguiente:

4 x 161 + 14 x 160 = 64 + 14 = 78.

Autoevaluacin

Cul de los siguientes nmeros NO representa una cifra en binario?

1100100010101

10010010

102001010001

0

Cul de los siguientes nmeros NO representa una cifra en octal?

187475746

664771627

1100100101

0

Cul de los siguientes nmeros NO representa una cifra en decimal?

1100100010101

10010010

102001B010001









0Cul de los siguientes nmeros NO representa una cifra en hexadecimal?

100101010100

13840AB183H0

102001B010001

0


Conversin entre sistemas de numeracin (I)


A continuacinvamos a ver cmocambiar de unsistema denumeracin a otrosistema que utilicediferente nmerode smbolos(base).

CONVERSIN DECUALQUIERSISTEMA ADECIMAL

Consiste entransformar unacantidad dada oexpresada en unsistema denumeracinconcreto en otra

cantidad expresada en el sistema decimal y que ambas sean equivalentes.

Para la conversin de un nmero en cualquier base a decimal se aplicar el Teorema Fundamental de laNumeracin que relaciona una cantidad expresada en cualquier sistema de numeracin con su equivalenteen base 10.

Teorema fundamental de la numeracin:

Dado un nmero de n cifras con las cifras Xn,.... X2,X1X0 que est en base B, su valor decimal equivalente

viene representado por la frmula:

Xn Bn + ...... + X2 B

2 + X1 B1 + X0 B

0

Ejemplo: Convertir el nmero 56 que est expresado en octal (base 8), a decimal.(base 10)

6 x 80 + 5 x 81 = 6 + 40 = 46 (decimal)

CONVERSIN DE DECIMAL A OTROS SISTEMAS DE NUMERACIN

El procedimiento general para pasar de decimal a cualquier sistema de numeracin, consiste en:

Realizar divisiones sucesivas del nmero en decimal entre la base del sistema de numeracin a laque queramos cambiar (si es a binario entre 2, si es a octal entre 8, si es a hexadecimal entre 16,...), hasta que el cociente de la divisin sea menor que la base del sistema de numeracin al quequeremos convertir el nmero (si es a binario, hasta que el conciente sea menor que 1, si es aoctal hasta que el cociente sea menor que 8, si es a hexadecimal, hasta que el cociente seamenor que 16.....)El nmero convertido a la base deseada, se forma tomando el ltimo cociente, que ser la ciframs a la izquierda, y los restos sucesivos, empezando por el ltimo, de forma que la cifra ms a laderecha del nmero ser el primero de los restos.

Vamos a ilustrarlo con ejemplos de conversin entre los diferentes sistemas:

Conversin decimal-binario

Se realiza mediante divisiones sucesivas entre 2. Los pasos a seguir son:

1. Se divide el nmero entre 2 sucesivamente.


2. Los sucesivos cocientes se siguen dividiendo entre 2 hasta que el cociente sea menor que dos.

3. El nmero se formar cogiendo el ltimo cociente y los distintos restos de derecha a izquierda, siendoel primer dgito (el dgito ms a la izquierda) del nmero formado, el ltimo cociente y el ltimo dgito elprimer resto.


Conversin binario-decimal

Se realiza aplicando el teorema fundamental de la numeracin.

EJEMPLO: Convertir a decimal el nmero 100010 binario.

Teorema fundamental de la numeracin Xn Bn + ...... + X2 B

2 + X1 B1 + X0 B

0 donde B=2 (binario)

y X0=0, X1=1, X2=0, X3=0, X4=0, X5=1, que son las cifras del nmero. Aplicndolo obtenemos:

0 20 + 1 21 + 0 22 + 0 23 + 0 24 + 1 25 = 0 + 2 + 0 + 0 + 0 + 32 = 34.

Ejercicio resuelto

Convertir el nmero hexadecimal 10A a decimal, utilizando el teorema fundamental de lanumeracin:Convertir el nmero decimal 22 a binario.


Conversin entre sistemas de numeracin (II)

Pasa a base 2 el nmero 90, que est en base 10:

Pasa el nmero 1101 de base 2 a base 10:

Convierte a hexadecimal el nmero decimal 41565:

Expresa en decimal el nmero hexadecimal F03:

Convierte a hexadecimal el nmero decimal 28:

Pasa el nmero 132 de base 8 a base 16:

Conversin decimal-octal

Se realiza mediante divisiones sucesivas entre 8. Los pasos a seguir son:

1. Se divide el nmero dado entre 8.

2. Los sucesivos cocientes se siguen dividiendo entre 8 hasta que el cociente sea menor que 8.

3. El nmero se formar cogiendo el ltimo cociente y los distintos restos de derecha a izquierda, Siendoel primer dgito del nmero formado el ltimo cociente y el ltimo dgito del nmero formado el primer resto.(El procedimiento es el mismo que para pasar de decimal a binario)

EJEMPLO: Pasar a octal el nmero 32 decimal.

32/8 = cociente -> 4; resto -> 0

El nmero formado es el 40.

Conversin octal-decimal

Se realiza aplicando el teorema fundamental de la numeracin:

EJEMPLO: Pasar a decimal el nmero 40 octal

0 80 + 4 81 = 0 + 32 = 32.

Conversin decimal-hexadecimal

Se realiza mediante divisiones sucesivas entre 16. Los pasos a seguir son exactamente iguales que parala conversin a binario y octal.

EJEMPLO: Pasar a hexadecimal el nmero 31 decimal.

31/16 = cociente -> 1; resto -> 15 (Recordamos que 15 es F en hexadecimal) El nmero formado es el 1F.

Conversin hexadecimal-decimal

Se realiza aplicando el teorema fundamental de la numeracin:

EJEMPLO: Pasar a decimal el nmero 1F hexadecimal. (Recordamos que 15 es F en hexadecimal)

15 160 + 1 161 = 15 + 16 = 31.

Autoevaluacin

Realiza las siguientes conversiones de nmeros:

Enviar

Representacin de nmeros en los sistemas informticos:

nmeros enteros


Un bit es un dgito binario (base 2), que es la mnima cantidad deinformacin representable. En los sistemas digitales se asigna unnmero fijo n de bits para representar un nmero, donde n es lalongitud de una palabra (conjunto de n bits). Una palabra estcompuesta por un nmero de bits que pueden ser tratados en suconjunto o simultneamente en una operacin del sistema digital,siendo sus longitudes ms corrientes: 8, 16 32 bits, segn elsistema.

Con n bits se pueden representar 2n combinaciones distintas y por lotanto 2n nmeros diferentes, por lo que existirn dos valoresextremos, un mximo y un mnimo, que acotarn a todos losnmeros representables.

Signo y magnitud

En este sistema de representacin, se utiliza 1 bit para representar el signo, y el resto, en binario natural,para representar el nmero.

Por tanto utilizando este sistema, el rango de representacin ser:

Utilizando n bits => -(2n-1-1) X (2n-1-1)

Lo podemos ver mejor ilustrado con un ejemplo:

Si utilizamos 8 bits: n=8 bits, el rango de nmeros que podemos representar utilizando este sistema ser:

-(28-1-1) X (28-1-1) , -127 X 127.

Puesto que 1 bit lo utilizamos para representar el signo, y los 7 restantes para representar los nmeros.

Es decir, podemos representar los nmeros enteros comprendidos entre el -127 y el 127.

A continuacin vamos a codificar utilizando este sistema, los nmeros 20 y -20: (utilizando 8 bits):

+20(10= 00010100

-20(10= 10010100

(El bit en negrita representa el signo del nmero: 0 para nmeros positivos y 1 para nmeros negativos)

Complemento a 1

Al igual que en el sistema anterior, en este sistema se utiliza el primer bit para codificar el signo delnmero (0 para nmeros positivos / 1 para nmeros negativos).

El nmero se representa en binario si es positivo, y en complemento a 1 si es negativo.

El complemento a 1, de un nmero binario se obtiene intercambiando los ceros por unos y los unos porceros.

EJEMPLO: Representacin de los nmeros 20 y -20 en complemento a 1, utilizando 8 bits:

+20(10= 00010100(C1

-20(10= 11101011(C1

(El bit en negrita representa el signo del nmero)

Complemento a 2

Primer bit para signo, (0 positivo/1 negativo). El nmero positivo se representa en binario.

Si es negativo:

1. se complementa a 1 (incluso signo)

2. se le suma 1 en binario, (sin acarreo final)

EJEMPLO: Representacin de los nmeros 68 y -68 en complemento a 2, utilizando 8 bits:

+68(10 = 01000100(C2

-68(10=> 68: 01000100

C1: 10111011

+1: 1

10111100(C2

(El bit en negrita representa el signo del nmero: 0 positivo, 1 negativo)

Ejercicio resuelto

Representa el nmero -45(10 en los siguientes sistemas de representacin: signo y magnitud,

complemento a 1, y complemento a 2. Se utilizarn 8 bits para representarlo.

Representacin de nmeros en los sistemas informticos:

nmeros reales


Representacin en coma flotante

Esta representacin se utiliza para representar nmeros reales yenteros con un rango de representacin mayor que el que ofrecenotros sistemas de representacin. Con eso se consigue que elordenador pueda tratar nmeros muy grandes o muy pequeos.

En este sistema de representacin en primer lugar hay que pasar elnmero a notacin exponencial, lo que se denomina normalizacin.

Por ejemplo el nmero 123,34, se puede expresar en formaexponencial, utilizando potencias de 2 (puesto que los ordenadorestrabajan en binario) de la siguiente forma:

123,34 = 0,96359375 27

(he dividido 123,34 el numero entre 128(27))

En el nmero expresado en notacin exponencial, se observan las siguientes partes:

A la parte 0,12334 se la llama mantisa.La base es 2 (puesto que est multiplicado por 2)El exponente es 7.

Lo que se representan en la notacin en coma flotante son tres cosas:

El signo del nmero.La mantisa.El exponente.

Nmero = signo mantisa baseexponente

La base no se representa puesto que se entiende que es base 2 (binario).

La representacin de nmeros en coma flotante se puede hacer de dos formas:

Simple precisin. Se utilizan 32 bits para representar cualquier cantidad numrica.Doble precisin. Se utiliza una combinacin de 64 bits para representar cualquier cantidadnumrica.

En las representaciones de simple precisin, se utilizan 32 bits, distribuidos de la siguiente forma:

1 bit para el signo - 8 bits para representar el exponente - 23 bits para representar la mantisa.

Coma flotante - Simple precisin (32 bits)

0 10000011 00011000000000000000000

Signo(1bit)

Exponente (8 bits) Mantisa (23 bits)

El denominado estndar IEEE 754, define la norma de representacin de nmeros en coma flotante msextendida por los computadores actuales.

Para saber ms

Para saber ms

Pulsa en el enlace para saber ms sobre la norma IEEE 754:Norma IEE754

Sistemas de representacin: Cdigos alfanumricos (I)

Autor: /streetart#+_.tk www.ALT3.tk. c.c. 2.0.Procedencia

Hasta ahora hemos visto cmo serepresentan los diferentes tipos denmeros (nmeros reales ynmeros enteros) en los sistemasinformticos. Sin embargo, en lossistemas informticos, nosolamente se procesa informacinnumrica (nmeros) sino que seprocesa tambin informacinalfanumrica (caracteres), comopor ejemplo los caracteres del

alfabeto, para poder introducir textos en un equipo. Para representar estos caracteres (letras ysignos del alfabeto), se utilizan otros sistemas de codificacin: los llamados cdigosalfanumricos, que nos permiten codificar por ejemplo todas las letras del alfabeto. Entre estoscdigos alfanumricos los ms conocidos son: el cdigo ASCII y el cdigo EBCDIC).

Autor: elaboracin propia.

Cdigo ASCII

El cdigo ASCII(American StandardCode for InformationInterchange)(Cdigonormalizadoamericano para elintercambio deinformacin) seutiliza para larepresentacin dela informacin enlos ordenadoresaunque fue ideadopara la transmisinde datos.

El cdigo ASCIIincluye 256 cdigosdivididos en dosconjuntos, estndar

y extendido, de 128 cada uno. La unin de estos conjuntos permite representar todas las combinacionesposibles de 7 u 8 bits. El conjunto ASCII estndar utiliza 7 bits para cada cdigo dando como resultado

(27=128) cdigos de caracteres (del 0 hasta 127) y el conjunto de ASCII extendido utiliza 8 bits para cadacdigo, dando como resultado otros 128 cdigos adicionales (del 128 al 255).

La distribucin de los caracteres es el cdigo ASCII es la siguiente:

128 caracteres (del 0 hasta 127) correspondientes al ASCII estndar, es decir, es universal en el hardware

y el software de los ordenadores.

Este conjunto est dividido de la siguiente forma:

32 caracteres de control.64 caracteres que representan las letras maysculas y cifras.32 caracteres para representar las letras minsculas y algunos signos especiales.

El cdigo ASCII (parcialmente representado) se emplea para representar los caracteres alfanumricos, esdecir, letras, nmeros y signos. Este cdigo comprende los nmeros decimales del 0 al 255. Del 0 al 31corresponde a instrucciones. El nmero 32 corresponde a la orden de ejecutar espacios entre palabrascuando oprimimos la barra espaciadora en el teclado. Del 33 al 127 corresponde a los caracteresalfanumricos ms utilizados. A partir del nmero 128 aparecen otras letras y algunos signos quegeneralmente no aparecen en el teclado del ordenador.

Si quieres escribir cualquiera de los caracteres alfanumricos incluidos entre el nmero 33 y el 255, slotienes que abrir el procesador de textos y activar el teclado numrico. Si ese teclado no se encuentraactivado, slo tienes que oprimir la tecla "Bloq Num" en el propio teclado (cuando est activado sereconoce porque se enciende el primer LED, situado encima de esa tecla, que aparece con el nombre"N/Lock"). Seguidamente se oprime la tecla "Alt" y se teclea, simultneamente, sin soltarla, el nmerodecimal correspondiente a la letra, nmero o signo del Cdigo ASCII que queremos obtener. Acontinuacin soltamos la tecla "Alt" y el carcter aparecer escrito en el procesador.

Sistemas de representacin: Cdigos alfanumricos (II)

Cdigo EBCDIC

El cdigo EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) (Cdigo ampliado de intercambiodecimal codificado en binario) fue el primero que se ide como cdigo interno de ordenadores. Fue unesquema de codificacin desarrollado por IBM para utilizarlo en sus ordenadores como mtodo denormalizado de asignacin de valores binarios a los caracteres alfabticos, numricos de puntuacin y decontrol de transmisin. El EBCDIC es igual que el esquema de codificacin ASCII estndar, se diferenciapor utilizar 8 bits para la codificacin, lo que permite 256 caracteres posibles frente a los 128 del ASCIIestndar.

Aunque este cdigo no es muy utilizado en las microcomputadoras, s es conocido y aceptadointernacional mente, siendo usado sobre todo como cdigo de IBM para los mainframes (grandesordenadores) y minicomputadoras.

1.2.4 Cdigo UNICODE

ste es un cdigo de 16 bits y permite 65.536 representaciones posibles de caracteres. Fue pensado parapaliar las deficiencias de los anteriores cdigos cuando se utilizan alfabetos propios de lenguasautctonas, de diferentes pases e incluso de uso local, tambin dispone de un conjunto de caracteresmatemticos.

Los 256 caracteres primeros coinciden con los de cualquier cdigo de 8 bits para evitar problemas deincompatibilidad entre diferentes cdigos.

Para saber ms

Pulsando en los enlaces tienes informacin ampliada sobre estos dos cdigos.Cdigo EBCDIC

Cdigo Unicode

Arquitectura del sistema informtico

Caso prctico

John Von Neumann.

Autor: Rino ap Codkelden. d.p.

Procedencia

Una de las respuestas a las que todava Ivn no ha obtenidorespuesta es: Cmo funcionan los PC's actuales?

Pues al parecer, los PC's actuales estn basados en laarquitectura que defini el matemtico hngaro-estadounidense John Von Neumann, en los aos 50. Portanto el esquema conceptual de funcionamiento de losordenadores actuales, ha evolucionado pero no ha variado ensus conceptos fundamentales.

Parece mentira, reflexiona Ivn que despus de tantos aos de evolucin tecnolgica, lasbases fundamentales de funcionamiento de los actuales ordenadores, an estn basadas enlos conceptos establecidos por un matemtico en los aos 50.

Arquitectura Von Neumann

Arquitectura Von Neumann. Autor: elaboracin propia.

Los elementos definidos en esta arquitectura son los siguientes:

Unidad Central de proceso (CPU): Se corresponde con el actual microprocesador. Se compone asu vez de:

Unidad de control (UC), que se ocupa de interpretar y de ejecutar las instrucciones delprograma, as como de revisar todo el proceso de ejecucin de la instruccin. Dispone deuna serie de registros, para almacenar informacin.Unidad Aritmtico-lgica (ALU): Es el lugar donde se realizan los clculos, comparaciones ytoma de decisiones lgicas. Dispone de unos registros internos que sirven para almacenardatos y los resultados de las operaciones.

Memoria principal (RAM): en ella se almacena la informacin de forma temporal, como elprograma que se est ejecutando y los datos.Unidad de entrada/salida: nos permite la comunicacin con el exterior, con los diferentesperifricos tanto de entrada de informacin (teclado, ratn,...) como de salida de informacin(impresora, pantalla,...).Memoria secundaria (Almacenamiento): Los sistemas de almacenamiento secundario sirvenpara almacenar datos y programas de forma permanente ya que la informacin almacenada en lamemoria principal (RAM), solamente permanece mientras el sistema est en funcionamiento. Aldesaparecer la fuente de energa elctrica (al apagar el equipo) la informacin desaparece, por esonecesitamos almacenarlo (programas y datos) en el sistema de almacenamiento secundario(discos duros, CD's, DVD's, etc...).Buses: Los buses son los elementos que sirven de interconexin entre los diferentes bloques delsistema.

En las secciones siguientes vamos a ver en detalle cada uno de los elementos que componen laarquitectura de los sistemas informticos actuales.




Autoevaluacin

Los bloques de los que se compone el microprocesador, CPU o unidad central de proceso son:

BUS

ALU

RAM

Unidad de Control

Memoria secundaria

La informacin almacenada en la memoria principal (RAM) al apagar el equipo...

Desaparece

Permanece

El teclado es:

Un dispositivo de almacenamiento secundario

Se comunica directamente con la memoria RAM

Un perifrico

Unidad central de proceso

Microprocesador Pentium Dual Core

Autor: Smial. c.c. s.a. 3.0 Procedencia

La evolucin de los microprocesadores es constante,a medida que avanza la tecnologa de integracin decircuitos. Se logran cada vez mayores velocidades deproceso, en microchips ms pequeos.

En los ltimos tiempos, se han conseguido integrardos ncleos dentro de un mismo microprocesador(dual core).

Es decir, tenemos dos CPU's, que se reparten eltrabajo en el mismo procesador.

Sin embargo la filosofa conceptual de funcionamientointerno, sigue siendo la misma, a pesar de losgrandes avances tecnolgicos.

El componente fsico que se corresponde con la unidad central de proceso es el microprocesador.

Es la parte ms importante y ms costosa de un equipo, ya que utilizando una similitud con el cuerpohumano, es el "cerebro" del ordenador.

En l se procesan todas las instrucciones, se realizan los clculos, y se ocupa de la gestin de todos loscomponentes de la mquina.

As mismo, tambin es el componente ms caro y el ms importante para determinar la velocidad delequipo.

Las funciones principales de la unidad central de proceso de un ordenador son:

Ejecutar las instrucciones de los programas (software) almacenados en la memoria principal delsistema. (RAM)Controlar la transferencia de datos entre la CPU y la memoria y entre la CPU y las unidades deE/S.Responder a las peticiones de servicio procedente de los perifricos (ratn, teclado, pantalla,impresora...)

Un programa est compuesto por un conjunto de instrucciones (determinadas operaciones a realizar) y porun conjunto de datos (que es la informacin que va a ser procesada por el programa).

El programa antes de pasar a ser ejecutado por la CPU (microprocesador) debe ser cargado en lamemoria principal (RAM).

Una vez cargado en la memoria principal, comienza su ejecucin por parte de la Unidad Central deProceso.

La unidad central de proceso, se comunica con la memoria principal (RAM) a travs del bus dedirecciones, bus de datos y bus de control.

Internamente, la unidad central de proceso est compuesta por dos componentes fundamentales: launidad de control y la unidad aritmtico-lgica.

Estos dos componentes los veremos en detalle a continuacin...

Para saber ms

Pulsando en el enlace puedes ver un video promocional de Intel en el que se describe de unaforma amena y divertida el funcionamiento del PC.

Dentro del PC

Autoevaluacin

Los programas (software) para poder ser ejecutados, deben estar en:

La CPU

La memoria principal.

La memoria secundaria.

Unidad de control

El diagrama de bloques de la unidad de control es el siguiente:

Estructura de la Unidad de Control (UC). Autor:elaboracin propia

La unidad de control (UC) es el centro nervioso de la computadora; desde ella se controla y gobiernantodas las operaciones (bsqueda, decodificacin, y ejecucin de la instruccin). Para realizar su funcin,consta de los siguientes elementos:

Registro contador de programa (CP)Registro de Instrucciones (RI)Decodificador de instrucciones (D)Reloj (R)Generador de Seales o Secuenciador (S)

Registro contador de programa (CP): contiene permanentemente la direccin de memoria de la prximainstruccin a ejecutar.

El primer paso para la ejecucin de una instruccin, consiste en ir a buscarla en memoria, el CP indicacual es la direccin de memoria donde se halla esa instruccin. Una vez obtenida y antes de continuarcon los siguientes pasos una seal de control incrementa el CP en una unidad, por lo cual los programasdeben estar escritos (cargados) en posiciones consecutivas de memoria.

El CP pasa la direccin al Registro de Direcciones.

Registro de Direcciones (MAR): Contiene la direccin de memoria donde se encuentra la prximainstruccin y est comunicado con el Bus de Direcciones., que conecta la CPU con la memoria principal.

El tamao de este registro determina el tamao de la memoria que puede direccionar. (Si es de 32 bits se

pueden direccionar 232=4.294.967296 (4 GB posiciones de memoria).

Registro de datos (MDR): A travs del bus de datos, nos llegan a este registro desde la memoria RAM,tanto las instrucciones como los datos contenidos en la memoria principal (RAM).

Registro de Instrucciones (RI).Contiene la instruccin que se est ejecutando en cada momento. Estainstruccin llevar consigo el cdigo de operacin (CO), accin de que se trata, y en su caso losoperandos o las direcciones de memoria donde se encuentran stos. Pasa el CO al decodificador.

(Por ejemplo en una instruccin para sumar dos nmeros, el cdigo de operacin es la operacin desumar, y la instruccin, tambin contiene los dos nmeros que hay que sumar, o las direcciones dememoria donde se encuentran los nmeros (operandos)).

Una vez conocida la direccin de memoria de la instruccin, se transfiere a travs del Bus de Datos desdela memoria principal al Registro de Datos en la UC (MDR) la instruccin correspondiente. Estatransferencia se realiza mediante seales de control. Una vez que la instruccin se encuentra en la CPU,el cdigo de la instruccin pasa al registro de instrucciones. (RI)

Decodificador (D). Se encarga de extraer y analizar el cdigo de operacin (CO) de la instruccin encurso (que est en el RI) y dar las seales necesarias al resto de los elementos para su ejecucin pormedio del Generador de Seales.

Generador de Seales (GS). En este dispositivo se generan rdenes muy elementales (micrordenes)que, sincronizadas por los impulsos del reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la instruccinque est cargada en el RI.

Es decir genera todas las seales electrnicas necesarias para ejecutar la instruccin.

Para saber ms

En este video puedes ver las partes del microprocesador, la funcin que realiza cada una ycmo interactan entre ellas para ejecutar las instrucciones de los programas.

Funcionamiento interno del microprocesador

Autoevaluacin

Qu contiene el registro contador de programa?

Una instruccin.

La direccin de memoria donde se encuentra la prxima instruccin a ejecutar.

Los datos que van a intervenir en la operacin.

En qu registro se almacena la instruccin que va a ser ejecutada?

Registro contador de programa

Registro de direcciones

Registro de instrucciones

La instruccin, pasa de la memoria principal (RAM) al registro de instrucciones a travs de...

Bus de direcciones

Bus de datos

Bus de control

Unidad aritmtico-lgica

El diagrama de bloques de la unidad aritmtico-lgica es el siguiente:

Estructura de la Unidad arimtico-lgica (ALU). Autor: elaboracin propia.

Esta unidad es la encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmtico (generalmentesumas o restas) y de tipo lgico (generalmente comparaciones).

Banco de registros (BR). Est constituido por 8, 16 32 registros de tipo general que sirven paraalmacenar datos antes de cada operacin, para almacenar datos intermedios en las operaciones ypara operaciones internas del procesador. (en el dibujo representado por el registro temporal)Circuitos operadores (CIROP). Compuesto de uno o varios circuitos electrnicos que realizanoperaciones elementales aritmticas y lgicas (sumas, restas, complementos, comparaciones,desplazador, etc.). En el dibujo estos circuitos se representan por la unidad calculadora.Registro Acumulador (AC). Se trata de un registro especial, en el que se depositan los resultadosque producen los circuitos operadores (resultados de las operaciones).Registro de Estado (S). Registro en el que se deja constancia de algunas condiciones que sedieron en la ltima operacin realizada. (Por ejemplo si el resultado de la operacin es un nmeronegativo, o si el resultado de la operacin produce desbordamiento)

Para saber ms

En este video puedes ver las partes de la CPU, la funcin que realiza cada una y cmointeractan entre ellas para ejecutar las instrucciones de los programas.

Funcionamiento interno del computador

Autoevaluacin

En qu registro de la ALU, se almacena el resultado de la operacin?

Registro de estado

Registro temporal

Registro acumulador

Si se produce un error en una operacin, como por ejemplo que el nmero resultado de laoperacin es demasiado grande y no puede ser guardado (overflow), En qu registro se indicaque se ha producido un error?

Registro de estado

Registro temporal

Registro acumulador

Memoria principal (RAM)

Modulo de memoria RAM.

Autor: MEC (isftic). c.c. 2.5. Procedencia

Caso prctico:

En la memoria principal o memoriaRAM, se almacenan los programas(conjuntos de instrucciones y datos,tambin llamados software), paradespus ser procesados o ejecutadospor el llamado "cerebro" del computador,que es la CPU o microprocesador.

As mismo, es un componenteimportante para determinar la velocidaddel equipo, ya que debe tener el tamaoo capacidad suficiente para almacenar

todos los programas que necesitemos ejecutar o utilizar.

La memoria principal (RAM) est constituida por una multitud de celdas o posiciones de memoria,numeradas de forma consecutiva, capaces de retener, mientras la computadora est conectada, lainformacin necesaria.

Es como una gran rejilla en la cual cada celda de la rejilla est identificada por una posicin. (El nmeroque ocupa dentro de la gran rejilla de la memoria)

As mismo en cada celda se almacena una informacin o dato, que puede ser una instruccin de unprograma o un dato propiamente dicho.

Para acceder a una celda de la memoria, deberemos conocer su posicin.

Ejemplo:

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91

2 12 22 32 42 52 62 72 82 92

3 13 23 33 43 53 63 73 83 93

4 14 24 34 44 54 64 74 84 94

5 15 25 35 45 55 (7) 65 75 85 95

6 16 26 36 46 56 66 76 86 96

7 17 27 37 47 57 67 77 87 97

8 18 28 38 48 58 68 78 88 98

9 19 29 39 49 59 69 79 89 99

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

En este ejemplo, nuestra memoria tiene 100 celdas o posiciones.

En la celda (posicin) nmero 55, se ha almacenado un dato: el nmero 7.

Por tanto para acceder a ese dato, debo conocer en qu celda de la memoria se encuentra, es decirnecesito saber que se encuentra en la posicin nmero 55.

Estructura de la memoria principal (RAM).Autor: elaboracin propia.

La memoria principal se comunica con la unidad central de proceso (CPU) mediante el bus de datos (porl viajan los datos como su propio nombre indica, que pueden ser instrucciones o datos propiamentedichos), el bus de direcciones (en l se carga la direccin de memoria (posicin) en la cual se va a leer oescribir), y el bus de control en el cual se indica a la memoria si la operacin a realizar es de lectura o deescritura, y se generan todas las seales necesarias para realizar la operacin.

La memoria central tiene asociados dos registros para la realizacin de operaciones de lectura o escritura,y un dispositivo encargado de seleccionar una celda de memoria en cada operacin de acceso sobre lamisma:

Registro de direccin de memoria (MAR). Contiene la direccin de memoria donde seencuentran o va a ser almacenada la informacin (instruccin o dato), tanto si se trata de unalectura como de una escritura de o en memoria central, respectivamente.Registro de intercambio de memoria (MDR). Si se trata de una operacin de lectura, el MDR esquien recibe el dato de la memoria sealado por el MAR, para su posterior envo a uno de losregistros de la UAL. Si se trata de una operacin de escritura, la informacin a grabar tiene queestar en el MDR, para que desde l se transfiera a la posicin de memoria indicada por el MAR.Selector de memoria (SM). Es el dispositivo que, tras una orden de lectura o escritura, conectala celda de memoria cuya direccin figure en el MAR con el MDR, posibilitando la transferencia deLos dates en un sentido o en otro. (lectura o escritura)

Cada celda de la memoria principal, como norma general contiene un byte (8 bits), y la capacidad de lamemoria se mide en mltiplos del byte. (Kilobyte=1024 bytes, Megabytes=1024 Kbytes).

Por ejemplo una memoria de 256Mbytes, contiene: 256 x 1024 x1024 = 268435456 bytes, y el mismo

nmero de celdas o posiciones de memoria.

Para saber ms

En la siguiente presentacin, puedes ver todos los pasos que se siguen en el proceso deejecucin de una instruccin de un programa por parte de la CPU

Ejecucin de una instruccin

Autoevaluacin

La posicin de memoria en la que se va a realizar la operacin de lectura o escritura, se recibea travs del:

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de control

Indica la secuencia correcta para leer un dato o una instruccin:

Indicamos la posicin de memoria donde se encuentra el dato o instruccin en el MAR,el selector recibe la orden de lectura y obtenemos el dato o instruccin en el MDR

Indicamos la posicin de memoria donde se encuentra el dato o instruccin en el MDR,selector recibe la orden de lectura y obtenemos el dato o instruccin en el MAR

Indicamos la posicin de memoria donde se encuentra el dato o instruccin en el MAR yobtenemos el dato o instruccin en el MDR

Indica la secuencia correcta para escribir un dato en la memoria:

El dato se sita en el MDR, se da la orden de escritura a travs del bus de control quellega al selector, y se escribe el dato en la memoria

El dato se sita en el MAR, se indica la posicin de memoria en la cual queremosescribir el dato en el MAR y se da la orden de escritura a travs del bus de control quellega al selector, y se escribe el dato en la memoria

El dato se sita en el MDR, se indica la posicin de memoria en la cual queremosescribir el dato en el MAR y se da la orden de escritura a travs del bus de control quellega al selector, y se escribe el dato en la memoria

Unidad de entrada/salida

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Teclado. Autor: edwardyanquen. Procedencia

La unidad de Entrada/salida, es la que nospermite a nosotros como usuarios,comunicarnos con la mquina, utilizando losdiferentes perifricos (ratn, teclado,...) ytambin le permite al sistema comunicarsecon el mundo exterior.

Todo este proceso de comunicacin, a nivel dehardware se realiza a travs de las unidadesde entrada salida, y en ltima instancia decara al usuario final, a travs del Sistemaoperativo, ya que nosotros con quieninteractuamos es con el sistema operativo,que es quien controla y racionaliza la

transferencia de informacin entre la CPU y los perifricos, para que sta se produzca de formaordenada y no se produzcan conflictos entre los perifricos a la hora de enviar o recibirinformacin.

Los perifricos, son los dispositivos que permiten al usuario comunicarse con el ordenador, y pueden serde entrada, de salida o de entrada y salida.

Perifricos de entrada son todos aquellos que sirven para introducir informacin en el sistemainformtico para ser tratada. Perifricos de entrada de informacin son: el teclado, el ratn, elscanner...Perifricos de salida son todos aquellos que sirven para presentar la informacin de salida, esdecir nos permiten mostrar la informacin una vez ya procesada. Perifricos de salida deinformacin son: la pantalla, impresoras...Perifricos de entrada/salida son aquellos que realizan las dos funciones: introduccin deinformacin para ser procesada, y salida de la informacin ya procesada. Perifricos deentrada/salida son: la grabadora de CD's/DVD's, los discos duros, la tarjeta de red...

Autoevaluacin

El teclado es un perifrico de entrada.

El ratn es un perifrico de salida.

La impresora es un perifrico de entrada/salida.

Verdadero Falso

Verdadero Falso

Verdadero Falso

La pantalla es un perifrico de salida.

El lector/grabador de DVD's es un perifrico de salida.

Memoria secundaria

Disco duro. Autor: MEC (isftic) Procedencia

Cuando apagamos el equipo,necesitamos guardar toda lainformacin que ha sidoprocesada en algn lugar para noperderla, as como todo elsoftware y programas que hemosutilizado para procesarla.

Para eso se utiliza la memoriasecundaria, ya que la capacidadde almacenamiento de lamemoria RAM es limitada ydesparece la informacin alapagar el sistema.

Es una memoria ms lenta que la memoria RAM, pero nos permite una gran capacidad dealmacenamiento.

La memoria secundaria es un tipo de almacenamiento masivo y permanente (no voltil), a diferencia dela memoria principal (RAM) que es voltil; pero posee mayor capacidad de memoria que la memoriaprincipal, aunque es ms lenta que sta.

En realidad es un perifrico de entrada/salida, tambin llamado perifrico de almacenamiento.

El proceso de transferencia de datos a un equipo de cmputo se le llama "procedimiento de lectura". Elproceso de transferencia de datos desde la computadora hacia el almacenamiento se denomina"procedimiento de escritura".

En la memoria secundaria, permanece almacenado de forma permanente el software base (sistemaoperativo), el software de aplicacin as como los archivos generados por el software de aplicacin. Paraesta operacin se utilizan principalmente discos duros, ya que es la tecnologa que posee una mayorvelocidad de transferencia, as como una mayor capacidad de almacenamiento.

Al ponerse en marcha el sistema, (encendido del equipo) se procede a la carga del software base en elsistema. (Se cargan todos los procesos del sistema operativo en la memoria principal, que son los quegobiernan el funcionamiento correcto del sistema y de los perifricos)

En la actualidad para almacenar informacin se usan principalmente tres tecnologas:

1. Magntica (ej. disco duro, disquete, cintas magnticas);2. ptica (ej. CD, DVD, etc.)

Algunos dispositivos combinan ambas tecnologas, es decir, son dispositivos de almacenamiento hbridos,por ej., discos Zip.

3. Tecnologa Flash (Tarjetas de Memorias Flash) (Pen-drives)

El almacenamiento secundario es una forma permanente, masiva y necesaria para guardar los datos. Estaforma garantiza la permanencia de datos a falta del suministro continuo de energa, sin embargo el accesoa la informacin ("datos") es ms lento que en el caso de la memoria principal.

Caractersticas del almacenamiento secundario

Capacidad de almacenamiento grande.No se pierde informacin a falta de alimentacin.Altas velocidades de transferencia de informacin.Mismo formato de almacenamiento que en la memoria principal.Siempre es independiente de la CPU y de la memoria principal. Debido a esto, los dispositivos dealmacenamiento secundario, tambin son conocidos como: dispositivos de AlmacenamientoExterno.

Autoevaluacin

En la memoria secundaria se almacena de forma permanente:

El software base o sistema operativo

El software de aplicacin o programas

Ambos

Para saber ms

En este video puedes ampliar conocimientos sobre las memorias secundarias o dispositivos dealmacenamiento externo.

Unidades de almacenamiento

Los buses

Bus paralelo ATA Autor: MEC (isftic) Procedencia

Bus serie Serial ATA. (SATA). Autor: elaboracin propia

En arquitectura de computadores, el bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentesde un ordenador o entre ordenadores. Est formado por cables o pistas en un circuito impreso,dispositivos como resistencias y condensadores adems de circuitos integrados.

En los buses la transferencia de datos se puede realizar dedos formas:

En modo paralelo.En modo serie.

En el modo paralelo todos los bits del dato viajan a la vez,cada uno por un cable conductor, o pista impresa, es decirpara enviar un 1 byte por ejemplo, se necesitara un bus de8 cables u 8 pistas impresas (8bits).

En el modo serie, los bits viajan uno detrs de otro por elmismo cable, es decir slo sera necesario un nico hiloconductor.

La comunicacin entre la CPU (microprocesador) y lamemoria principal (RAM), se realiza a travs de tres buses,que se encuentran impresos en la placa base:

el bus de controlel bus de datosel bus de direcciones.

Estos tres buses estn impresos utilizando pistas en laplaca base. La comunicacin de datos se realiza en paralelo.

A travs del bus de control viajan las seales de controlnecesarias para la ejecucin de la instruccin, y se controlatodo el proceso de ejecucin para que todo funcionecorrectamente.

A travs del bus de direcciones viajan las direcciones dememoria (posiciones) en las cuales se va a leer o escribirinformacin.

A travs del bus de datos, viajan las instrucciones y datosdel programa de la memoria a la CPU para ser ejecutadaspor sta, as como los datos y resultados de la ejecucin, de la CPU a la memoria para ser escritos en lamisma.

Por otro lado estn los buses que comunican el ncleo del sistema informtico (memoria principal y CPU)con la memoria secundaria (almacenamiento) y los perifricos.

Para esta comunicacin a lo largo del tiempo se han utilizado diferentes tipos de buses.

La tendencia actual es pasar de los buses paralelos como IDE/ATA a buses series, como el USB, SerialATA y Firewire.

Para saber ms

En este video puedes ver los diferentes tipos de buses existentes en un sistema informtico.

Buses en el PC

Correspondencia entre los componentes fsicos ylgicos

Caso prctico

Autor: elaboracin propia- Isftic. c.c. 2.5. Procedencia

Parece interesante elfuncionamiento interno delordenador, reflexiona Ivn.Pero Cales son loscomponentes electrnicosque realizan todas estasoperaciones? Con qucomponente fsico real delPC se corresponde cadabloque de la ArquitecturaVon Newumann?

Los componentes fsicosde un ordenador, que sonen su mayora de origen

electrnico, se engloban dentro de lo que llamaremos hardware.

Todos los componentes fsicos (hardware) que forman parte del PC, realizan una funcindeterminada en el procesamiento de la informacin, y se corresponden con alguno de lossistemas descritos en la arquitectura Von Neumann. Vamos a ver a continuacin, cales sonesas correspondencias entre los componentes hardware del PC, y a qu sistema lgicopertenece en la arquitectura Von Neumann.

Unidad central de proceso. El microprocesador

Autor: MEC (isftic)Procedencia

El componente fsico (hardware) que se corresponde con la unidadcentral de proceso (CPU), se le denomina microprocesador. En elmicroprocesador, que es el verdadero cerebro del sistemainformtico, es el componente en el cual se ejecutan lasinstrucciones, se realizan todos los clculos y se controla todo elproceso de tratamiento de la informacin. As mismo es tambin elcomponente ms caro del sistema informtico, debido a sucompleja fabricacin. Tambin es uno de los componentes msinfluyentes en la velocidad de procesamiento.

Es un componente que est en continua evolucin, y cada vez seaumenta ms la velocidad de procesamiento. Los ltimosmicroprocesadores para ordenadores personales, incorporan el

llamado doble ncleo (dual core) lo cual significa que contienen dos CPU's, que se reparten el trabajo deprocesamiento, con la consiguiente mejora en la velocidad de proceso de los equipos.

Su evolucin es continua, y cada vez aumenta ms la velocidad de proceso.

Aunque Intel y AMD son los principales fabricantes de microprocesadores, es necesario recordar otros notan conocidos como IBM, Apple, IIT, etc.

El microprocesador, va "pinchado", en la llamada "placa base" o "placa madre" del equipo.

Para saber ms

En los siguientes enlaces, puedes ver los microprocesadores actuales que ofrecen los dosgrandes fabricantes para equipos personales (PC).

Microprocesadores Intel

Microprocesadores AMD

Memoria Principal (RAM)

Mdulo de memoria RAM Autor: MEC (isf tic) Procedencia

Otro de los componentes principales de laarquitectura Von Neumann es la memoriaprincipal, tambin llamada RAM (RandomAccess Memory) o memoria de accesoaleatorio.

La RAM consiste en una placa de circuitoimpreso, en la que estn soldados los chipsque componen la memoria. A esta placa se ladenomina mdulo de memoria.

Los mdulo de memoria va pinchado en lallamada "placa base" o "placa madre" delequipo.

Los mdulos de memoria RAM, tienen unaserie de contactos, que son los que se"pinchan" en la placa base para permitir la

comunicacin con el microprocesador. Existen mdulos con diferente nmero de contactos, dependiendode la velocidad de la memoria, y el tipo de memoria.

Los mdulos actuales de memoria, tienen diferentes capacidades: desde 512 Mbytes, hasta 32 Gbytes.Se pueden combinar varios mdulos (normalmente las placas base admiten hasta 4 mdulos) para sumarcapacidad de almacenamiento hasta lograr la necesaria.

Actualmente el tipo de memoria ms utilizada es la llamada DDR, en sus diferentes versiones (DDR1,DDR2 y DDR3), cada cual ms rpida.

Los mdulos de memoria DDR1, tienen 184 contactos, sin embargo los mdulos de memoria DDR2,tienen 240 contactos, con lo cual no serviran para conectarse en una misma placa base. Lo mismo ocurrecon las DDR3, ya que aunque tienen 240 contactos como la DDR2, tienen una ranura que las haceincompatibles. Este es un factor importante a tener en cuenta, ya que la velocidad de la memoria es otrofactor determinante para la velocidad global de procesamiento.

A da de hoy, la memoria por antonomasia es la DDR3 pero ya est en fabricacin la DDR4 quedesbancar a sta.

Velocidades de diferentes tipos de memoria DDR1:

- PC2100 DDR 266: funciona a un mx de 133 MHz.




- PC2-4200 DDR2-533: funciona a un mx de 266 MHz.

- PC2-5300 DDR2-667: funciona a un mx de 333 MHz..


- PC3-6.400 DDR3-800 funciona a un mx de 400 MHz.

- PC3-8.500 DDR3-1.066 funciona a un mx de 533 MHz.



- PC3-16.000 DDR3-2.000 funciona a un mx de 1.000 MHz.



- PC3-19.000 funciona a un mx de 2.400 MHz.



Para saber ms

En el siguiente enlace, tienes ms detalles sobre la ltima generacin de memoria DDR3:

Memorias RAM DDR3

Memoria secundaria

Autor: MEC (isf tic) Procedencia

Unidad lectora Blue Ray Autor: Rico Shen Procedencia

La memoria secundaria o de almacenamiento, se utiliza paraalmacenar grandes cantidades de informacin que no esposible almacenar en la memoria principal (RAM), debido ados razones:

La baja capacidad de almacenamiento y alto coste de la RAM.La volatilidad de la RAM: al desaparecer la fuente de energa,se borra la informacin contenida.

Actualmente, existen diferentes soportes para almacenarinformacin de forma permanente:

Soporte magntico: discos duros.Soporte ptico: CD's, DVD's, Blue Ray.Memorias flash: pendrives, tarjetas de memoria.

Asimismo, el lector de los soportes, puede ser un dispositivoque venga integrado o se pueda instalar dentro del equipoinformtico, entonces los denominaremos internos (discoduro interno, grabadora de DVD interna...) o bien en algunoscasos los lectores se pueden instalar en el exterior delequipo, utilizando algn tipo de conexin (USB, Firewire, e-SATA, Bluetooth, greles etc....). En este caso, se lesdenomina dispositivos externos (disco duro externo,grabadora de DVD'x externa, etc...).

La velocidad de los dispositivos de almacenamiento es diferente, segn el tipo de dispositivo, y el tipo deconexin (o bus) que se utilice para conectarlo al equipo.

Los dispositivos de almacenamiento ms rpidos son los discos duros, as como los ms utilizados sinecesitamos un acceso muy rpido a la informacin, as como los que tienen una mayor capacidad dealmacenamiento (actualmente se supera el Terabyte).

Tarjeta f lash y pendriv e Autor: MEC (isf tic) Procedencia

Para saber ms

En el siguiente enlace, tienes ms detalles sobre el funcionamiento del disco duro:

Disco duro

Buses

Bus USB y micro USB. Autor: George Shuklin. dominio pbilco.

Procedencia

Como hemos visto en el apartado de los buses, stospueden clasificarse como:

Buses serie: La informacin se transmite bit a bit unodetrs de otro por un mismo conductor.

Buses paralelo: Los bits se transmitensimultneamente, utilizando un conductor para cada bit.

As mismo, en la arquitectura se diferencian dos tiposde buses:

Buses internos: son los que comunican la memoriaprincipal (RAM) con el microprocesador. Estos busesestn integrados dentro de la "placa base" o "placamadre" del equipo.

Buses de Expansin: Sirven para conectar el sistemacon el resto de dispositivos o perifricos deentrada/salida: discos duros, tarjeta grfica, CD's-DVD's, teclado-ratn, etc...

Dependiendo del tipo de conexin de los buses con la placa madre, tienen diferentes velocidades.

Bus Firewire. dominio pblico. Procedencia

Vamos a ver los diferentes tipos de buses de expansin que existen y los dispositivos que se conectancomnmente a esos buses:

Buses de expansin paralelo

Nombre del bus Vel. mxima de transferencia Dispositivo conectado

AGP 2 Gbytes/seg. Tarjeta grfica

PCI 266 Mbytes/seg. Tarjeta de sonido, tarjeta red...

IDE (tambin llamado ATA) 166 Mbytes/seg. Disco duro, CD-DVD..

SCSI 320 Mbytes/seg. Disco duro, CD-DVD..

.

Buses de expansin serie

Nombre del bus Vel. mxima de transferencia Dispositivo conectado

PCI-Express 8 Gbytes/seg. Tarjeta grfica

SATA 600 Mbytes/seg. Disco duro, CD-DVD..

Firewire (IEE1394) 125 Mbytes/seg. Videocmara, HDTV, ....

USB (versiones 1.1 y 2.0) 1,5-60 Mbytes/seg. disco duro, impresora, pendrive..

* Las velocidades de transferencia estn expresadas en Mbytes/segundo, y es la mxima velocidadposible que se puede alcanzar tericamente en las ltimas versiones. En la prctica son menores, peronos dan una idea comparativa de las velocidades de cada bus.

Buses PCI, AGP y PCI-express (de izda. A derecha)

Autor: Norman Rogers.dominio pblico Procedencia Autor: BloodIce c.c. s.a.

Para saber ms

En los siguientes enlaces tienes ms informacin detallada sobre algunos buses de datos:

IDE

AGP

SCSI

Firewire

USB

Perifricos de entrada/salida

Perifricos de entrada. Autor: MEC (Isftic) Procedencia

Los perifricos de entrada/salida, son los que nos permiten introducir informacin en el sistema para serprocesada, as como mostrar la informacin ya procesada de alguna forma, o almacenarla.

La memoria secundaria es tambin en realidad un perifrico de entrada/salida, conocido como perifrico dealmacenamiento, pero puesto que merece un tratamiento especial por su importancia ya se ha tratado enel apartado 3.3.

Los perifricos, se comunican con el sistema informtico a travs de los buses de expansin, tratados enel punto anterior. Por tanto, dependiendo de la velocidad que requiera cada perifrico, se utilizar un tipode bus diferente.

Son perifricos de entrada, los dispositivos que nos permiten introducir informacin en el sistema. Losms comunes son:

Ratn.Teclado.Scanner.

Perifricos de salida son aquellos que nos permiten mostrar de alguna forma informacin ya procesada.Los perifricos de salida ms comunes son:

Pantalla.Impresora.

Tambin hayperifricos querealizan las dosfunciones:introducirinformacin, y

Perifricos de salida. Autor: MEC (Isftic) Procedencia

mostrarinformacinprocesada.Ejemplo de estetipo de perifricosson:

Tarjeta de sonido(entradaSirve paragrabar sonido,utilizando unmicrfono,salidareproducesonidos yaprocesados).

Existen multitud deperifricos quepueden conectarsea un equipoinformtico, enfuncin del tipo deinformacin que sedesee procesar.

Para saber ms

En el siguiente video puedes ver algunos ejemplos de perifricos:

Perifricos

SMR_SOM01_versionImprimible2013.pdf

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