Introducción a la Informática

1. Introducción a la Informática

2. Contenido • Introducción • Informática • Datos • Codificación de la Información • Estructura funcional de los Computadores • Clasificación de los Computadores • Aplicaciones de la Informática

3. Informática (origen francés) INFORMATICA = INFORmación + autoMÁTICA La Real Academia Española de la lengua define: Informática.-el conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores.

4. Información: Conjunto de símbolos usados para representar magnitudes, hechos, objetos o ideas Computadora: es una máquina capaz de aceptar unos datos de entrada, efectuar con ellos operaciones lógicas y aritméticas, y proporcionar la información resultante a través de un medio de salida; todo ello sin intervención de un operador humano y bajo el control de un programa de instrucciones previamente almacenado en el propio computador

5. Datos… • Conjuntos de símbolos utilizados para expresar o representar un valor numérico, un hecho, un objeto o una idea. • Pueden ser captados directamente por el computador: • Detectando electrónicamente un sonido o fonema, una temperatura, el entorno de una figura, o el paso de un objeto • Pueden ser dados en forma de letras y números (grafismos). • Los grafismos (caracteres) resultan muy útiles, dada la gran variedad de informaciones que con ellos se pueden representar • Es una de las formas más habituales de transmitir, comunicar o almacenar información en la sociedad actual: el lenguaje escrito • Los mas usados son: • caracteres numéricos (las diez cifras decimales) • los caracteres alfabéticos • los caracteres especiales (símbolos ortográficos, aritméticos y otros)

6. Datos de Salida… • Son las salidas de un programa como: • Los resultados de un cálculo matemático • Los resultados la búsqueda de un nombre • Estos pueden utilizarse como datos de un programa posterior • La palabra dato se utiliza como contraposición a instrucción • El computador actúa con dos tipos de informaciones: • Instrucciones: que indican a la máquina qué es lo que tiene que hacer • Datos: que son los elementos sobre los que actúa o que genera el programa La disciplina de Informática es el cuerpo de conocimiento que trata del diseño, análisis, implementación, eficiencia, y aplicación de procesos que transforman la información.

7. Informática como ciencia y técnica • Ciencia: Estudio de la información y los métodos para tratarla. • Técnica: Estudio y diseño de los ordenadores.

8. Estructura funcional de los computadores • …Diagrama de los primeros computadores es conceptualmente válido hoy día. • Antes, era fácil identificar a simple vista cada una de las unidades. • En la actualidad, y debido principalmente al desarrollo de la microelectrónica, varias unidades pueden estar en un mismo armario, en una misma tarjeta de circuitos integrados, o incluso (como ocurre con los microprocesadores) en un mismo circuito integrado.

9. Unidades funcionales… • UNIDAD DE ENTRADA (E). • Es el dispositivo por donde se introducen los datos e instrucciones. • Transforman la información de entrada en señales binarias de naturaleza eléctrica. • Ejemplo: el teclado de un microcomputador, el teclado de un terminal, un digitalizador, una lectora de tarjetas de crédito, etc. • UNIDAD DE SALIDA (S). • Es un dispositivo por donde se obtienen los resultados de los programas ejecutados en el computador. • Transforman las señales eléctricas binarias en caracteres escritos o visualizados. • Ejemplo: una pantalla o monitor, una impresora o un registrador gráfico. • MEMORIA (M). • Unidad donde se almacenan tanto los datos como las instrucciones.

10. Tipos básicos de memoria: • Memoria principal, o central, o interna. • Mayor velocidad • Ligada directamente a las unidades más rápidas del computador (UC y ALU) • Para que un programa se ejecute debe estar almacenado (cargado) en la memoria principal • La memoria está dividida en posiciones (denominadas también palabras de memoria) de un determinado número de bits. • Para leer o escribir una información es necesario dar la dirección de la posición • ROM: la memoria en la que sólo se puede leer y la información es permanente • RAM: se puede leer y escribir y que es volátil. • Memoria masiva auxiliar, secundaria o externa. • La memoria principal, aunque es muy rápida pero no tiene gran capacidad para almacenar información. • Para guardar masivamente información se utilizan otros tipos de memoria (discos, cintas y discos ópticos) • Más lentos (mil veces mas lentos) • Más capacidad que la memoria principal (mil veces más capaces) • Datos y programas se graban (a través de unidades de E) en la memoria masiva • La información guardada es permanente

11. Cont… • UNIDAD ARITMETICO-LOGICA o ALU (Arithmetic Logic Unit) • Contiene los circuitos electrónicos con los que se hace las operaciones: • Aritméticas • Sumas • Restas • Multiplicación, etc • Lógicas • comparar dos números • operaciones del Algebra de Boole binaria, etc. • También se puede denominar unidad de tratamiento o camino o ruta de datos, pues también tiene elementos auxiliares por donde se transmiten o almacenan temporalmente (registros) los datos con que opera.

12. Cont… UNIDAD DE CONTROL (UC) Detecta señales de estadoprocedentes de las distintas unidades, indicando su situación o condición de funcionamiento. Capta de la memoria una a una las instrucciones del programa, y, de acuerdo con el código de operación de la instrucción captada y con las señales de estado, genera señales de control dirigidas a todas las unidades, monitorizando las operaciones que implican la ejecución de la instrucción. Reloj o generador de Pulsos Se encuentra en la unidad de control, por medio de los pulsos sincroniza todas las operaciones elementales del computador. El período de esta señal se denomina tiempo de ciclo (nanosegundos y varios microsegundos). La frecuencia del reloj (millones de ciclos/segundo, o Megahercios, abreviadamente Mhz) Es un parámetro que en parte determina la velocidad de funcionamiento del computador.

13. Otros elementos… • El computador es un sistema complejo que está formado por distintas unidades, módulos o dispositivos ensamblados adecuadamente uno con otro. • Periféricos: Conjunto de unidades de E/S y de memoria masiva. • Interfaces (o interfases):Adaptan las características (niveles eléctricos, velocidad, etc.) de dos módulos que se acoplan, para que la conjunción de los dos funcione adecuadamente, o entre un módulo y su entorno. • Sirven de comunicación entre los dos módulos • El concepto de interfaz se aplica también a los programas: • Interfaz entre dos programas o • Interfaz de usuario • Interfaz de usuario: conjunto de instrucciones que hace que un programa o aplicación intercambie información con el usuario del mismo

14. Parámetros para caracterización de Prestaciones • Capacidad de Almacenamiento: Posibilidades para almacenar datos e instrucciones de una forma fija o permanente. • Tiempo de Acceso: de una unidad es el intervalo de tiempo que transcurre desde el instante que se proporciona la dirección del dato/Instrucción que se quiere Leer o Escribir (E/L, I/O) y el instante en se obtiene o grava en el mismo. • Ancho de banda: Representa la cantidad de información transferida por segundo entre una unidad y otra. • Por ejemplo, el ancho de banda entre la memoria y la CPU es de 133 MB/s, • En un segundo se pueden transferir 133 millones de bytes entre las unidades citadas. • Palabra: es una unidad superior a la byte, pues este esuna unidad de información relativamente pequeña para los cálculos que realiza la ALU • Está formada por un número entero de bytes (1, 2, 4, 8 o 16) • Representa a los datos con los que opera la ALU o a las unidades de información que se transfieren entre la memoria principal y la CPU.

15. Longitud de palabra:número de bits (integrantes de datos o instrucciones) que se transmiten simultáneamente entre las unidades del computador central en un instante dado. Coincide con el número de bits de la mayoría de los datos e instrucciones con las que opera la CPU. En la mayoría de computadores de longitud de palabra de 32 bits el direccionamiento a memoria se efectúa por bytes, y es posible acceder directamente a bytes (8 bits), medias palabras (16 bits), y palabras (32 bits). Algunos incluso permiten acceder a dobles palabras (64 bits). La longitud de palabra determina, en cierta medida, la precisión de los cálculos, la capacidad máxima de la memoria principal y la variedad de instrucciones de la máquina. Registros. Elementos internos a la CPU, para memorizar temporalmente la información correspondiente a una palabra o a un byte. Ejemplo: cuando la ALU realiza una suma, ésta se efectúa entre dos datos que temporalmente la UC los almacena en dos registros, el resultado de la operación, a su vez, debe almacenarse en un registro (suele utilizarse uno de los dos sumandos). Cont…

16. Soporte Físico (hardware) y Soporte Lógico (software) • Soporte Físico, o Hardware • Es la máquina en sí • El conjunto de circuitos electrónicos, cables, armarios, dispositivos electromecánicos, y otros elementos físicos que forman el computador. • La palabra hardware no sólo se utiliza para designar los dispositivos físicos del computador y su interconexión (arquitectura), sino también todo lo relacionado con ellos • Soporte Lógico, Software o Logical • El conjunto de programas (del sistema operativo, de utilidades, y de los usuarios) ejecutables por el computador. • Para que un computador funcione es necesario utilizar programas. • Tan imprescindible es el hardware como el software. • No son sólo los programas de un computador, sino que también todas las materias relacionadas con la construcción de los programas: • organización y estructuración de los datos, construcción de algoritmos, análisis de aplicaciones, metodología utilizada para redactar programas, etc.

17. Clasificación de los Computadores • Según la Generalidad de uso o Propósito: • De uso general: Puede dedicarse a distintos tipos de aplicaciones, tales como gestión administrativa, cálculo científico, etc. • De uso específico: Es el que únicamente puede utilizarse para una aplicación concreta. • Ejemplo, el que contiene un robot, la computadora para el control del tráfico, el de un horno de microondas, etc. • Según el Paralelismo: • Unico flujo de instrucciones, único flujo de datos (Monoprocesadores): En un instante dado, se encuentra ejecutando una única instrucción con unos datos aislados. • Unico flujo de instrucciones, múltiples flujos de datos (Matriciales y Vectoriales ): Para mayores velocidades de cómputo, procesan las instrucciones de una en una, pero cada una de ellas opera con múltiples datos. • Múltiples flujos de instrucciones, múltiples flujo de datos (Multiprocesadores y Multicomputadores): Sistemas compuestos por distintos computadores completos trabajando en paralelo e interconectados adecuadamente entre ellos.

18. Cont… • Según la Potencia: • Supercomputadores: • Pueden ser utilizados simultáneamente por muchos usuarios, en cálculos científicos o de simulación. • Son muy caros y su velocidad es enorme. • Servidores de gama alta o Mainframes: • Dedicados principalmente a las gestión, por lo que admiten gran cantidad de trabajos simultáneos. • Ejemplo: controlar una red de terminales en las distintas sucursales de una empresa, o una red de cajeros automáticos de un Banco.  

19. Cont… • Servidores de gama media y básica: • Son equipos en principio dedicados a tareas departamentales dentro de un organismo o empresa. • Su capacidad principal es la de soportar gran cantidad de terminales, pues están orientados a la gestión. • Bajo precio en comparación con los grandes ordenadores. • Computadores personales: • Son equipos ampliamente difundidos. • Precio muy reducido. • Prestaciones suficientes no sólo para el nivel personal, sino para pequeñas empresas. • Actualmente se están conectando entre sí, formando grandes redes lo cual los hace adecuados para entornos más exigentes, sustituyendo en muchos casos a los miniordenadores.

20. Cont… • Computadores Móviles • Son monousuario, dotados de grandes capacidades de cálculo y con posibilidades gráficas muy elevadas. • Se caracterizan por su pequeño tamaño, peso reducido y alimentación por acumuladores para gran movilidad. • Incluyen: • Asistentes digitales personales (PDA) • Computadores de bolsillo, organizadores y agenda • Comunicadores personales (teléfonos) • Calculadoras programables

21. Cont… • Según el ámbito de uso • Ordenador de bolsillo: • Verdadero sustituto, con tremenda ganancia de precisión, de la antigua regla de cálculo. • Ordenador doméstico: • Pensado para juegos, aprendizaje asistido por ordenador de diversas materias, gestión de agendas, pequeñas contabilidades domésticas, etc. • Ordenador profesional: • Diseñado para satisfacer las necesidades de proceso de datos de una amplia gama de profesionales y también de pequeñas oficinas técnicas o empresas familiares.

22. Cont.. • Ordenador departamental: • Con capacidad local para abordar con autosuficiencia la mayoría de necesidades del departamento, pero vinculado a un ordenador de mayor potencia y capacidad de archivos para aquellos procesos que requieren una mayor potencia en el procesador. • Ordenador central: • Ordenador central de la empresa al cual recurren todos los usuarios de la empresa cuando la capacidad local es desbordada. • Red de ordenadores: • Conjunto de ordenadores vinculados entre sí para ofrecer un mismo tipo de servicio a un conjunto de usuarios, en forma repartida evitando sobrecargas y la caída de un ordenador único central que represente la caída de todo el servicio.

23. Computadores Personales (Pc) • Se observa que hay una gran variedad de buses • Las unidades centrales se ensamblan en una placa base (tarjeta madre), en la que existen ranuras para tarjetas de expansión.

24. Cont… • Memoria principal: Se suministran en pequeñas tarjetas de circuito impreso o módulos de memoriaque agrupan varios chips. Tipos de módulos: • SIMM, pueden contener 8 chips de 32 o 64 Mbits cada uno totalizando una módulo de 32 ó 64 Mbytes, respectivamente. Hay versiones con conectores de 30 ó72 contactos, según sea de 8 ó32 bits el ancho del bus. • DIMM, pueden almacenar 64 ó128 MB o más. Los contactos están por las dos superficies de la tarjeta, teniendo 84 por cada lado (168 en total. En un instante dado es capaz de leer o escribir datos de 64 bits (ancho del bus de datos de 64 hilos). • RIMM, son como los DIMM, pero tienen una asignación de conectores distinta, y se usan como módulos de las memorias Direct RDRAM

25. Deber… • Presentación de: • Historia de los Computadores • Generaciones de los Computadores • Modelo de Von Newman • DEBER EN GRUPO

26. Aplicaciones de la Informática • Uno de los agentes más importantes de la sociedad actual es la información. • Esto ha originado el gran desarrollo e interés de la Informática (tratamiento automático de la información). • Hay pocas actividades humanas en que la informática no tenga incidencia (directa o indirecta).

27. Cont... Los computadores resultan útiles para aplicaciones que reúnen una o varias de las siguientes características: • Necesidad de un gran volumen de datos. • Datos comunes. • Las BD posibilitan que los datos puedan utilizarse en múltiples aplicaciones, sin necesidad de que estén físicamente repetidos. • Ahorrar tiempo en la introducción de los datos, y espacio en la memoria masiva. • Repetitividad. • Procesar ciclos de instrucciones iterativamente. • También un mismo programa o rutina puede ser ejecutado con gran cantidad de datos.

28. Cont... • Distribución. • El origen y destino de la información no necesita estar ubicado en el computador central. • La información puede introducirse u obtenerse a través de terminales distribuidos por distintas áreas geográficas. • puede procesarse la información en distintos computadores de la red. • Operaciones con precisión controlada, obteniendo resultados consistentes con la precisión de los datos introducidos. • Cálculos complejos. • Utilizando lenguajes de programación adecuados y rutinas de bibliotecas matemáticas, es posible efectuar cálculos sofisticados. • Las operaciones se realizan a una gran velocidad, en comparación con la de los humanos.

29. Aplicación de la Informática 1. Procesamiento de datos administrativos • Este es el campo de aplicación más extendido. • Trata de automatizar las funciones de gestión típicas de una empresa. • Ejemplo: • Contabilidad. Control de caja. • Procesamiento de pedidos. Facturación. • Control de proveedores y clientes. • Control de almacén. • Control de producción y de productividad. • Gestión de personal. Nóminas. • Planificación y control de proyectos grandes y complejos. • Programación lineal: búsqueda de soluciones óptimas; por ejemplo, minimización de costos de transporte. • Investigación y prospección de mercado. • Modelos financieros y predicción (de bolsa, por ejemplo).

30. Cont... • Gestión bancaria (control de clientes, gestión de cajeros automáticos, etc.). • Sistemas de gestión de terminales punto de ventas (cajas de abono en almacenes comerciales). • Gestión bibliotecaria. Archivos automatizados de bibliotecas. Control de préstamos, localización de libros, etc. • Seguros (evaluación de riesgos, etc.). • Sistema de reserva y expedición de billetes (compañías de transporte aéreas, ferrocarriles, etc.). • Paquetes integrados o no, denominados de oficina electrónica o de ofimática. • Procesador de textos. • Hoja electrónica o de cálculo. • Gestión de archivos o/y bases de datos. • Correo electrónico. • Agenda electrónica. • Aplicaciones gráficas.

31. Cont... 2. Ciencias físicas e ingeniería • El computador se utiliza como instrumento para la resolución de modelos y cálculos matemáticos, tales como: • Resolución de ecuaciones y problemas matemáticos, en general (cálculo numérico o simbólico). • Análisis de datos experimentales utilizando técnicas estadísticas. • Simulación y evaluación de modelos (por ejemplo, los utilizados en predicción meteorológica). • Realización de tablas matemáticas.

32. Cont... 3. Ciencias de la vida y médicas • Aquí se incluyen aplicaciones tales como: • Investigación médica biológica y farmacéutica (análisis de datos de experimentos sobre efectos de medicamentos, etc.). • Ayuda al diagnóstico (sistemas expertos para diagnóstico médico, por ejemplo). • Bases de datos con historias clínicas. • Medicina preventiva (control de vacunación de niños, por ejemplo). • Electromedicina.

33. Cont... 4. Ciencias sociales y del comportamiento • Algunos ejemplos de aplicaciones en este apartado son: • Análisis de datos (evaluación de encuestas, por ejemplo). • Base de datos jurídicas (incluyendo legislación, jurisprudencia, etc.). • Aplicaciones en educación • Juegos con computador (video juegos, ajedrez, etc.). 5. Arte y Humanidades • Se usa el computador en aspectos como: • Composición de cuadros • Composición Musical • Elaboración de publicaciones como libros, periódicos y revistas • Realización de escenas animadas para películas de cine y TV

34. Cont… 6. Ingeniería con Ayuda de Computador Comprende aplicaciones en las que se usa el computador como herramienta para facilitar diseños de ingeniería, productos comerciales, trazado de planos, etc. Incluyen: Diseño, fabricación y test (CAD) Cartografía Minería Informática Industrial

35. Cont.. 7. Computadores en otros Campos o Sistemas Inteligencia artificial • Es una metodología ideada para el uso de computadores, para simular varios aspectos del comportamiento inteligente. • Estos aspectos incluyen el razonamiento deductivo, visión, comprensión del lenguaje natural, habla, resolución de problemas y modelado del comportamiento humano. • Puede decirse que los programas de Inteligencia artificial responden ante una situación o datos, como previsiblemente lo haría una persona inteligente. • Un modelo creado dentro esta disciplina es el de los sistemas expertos o sistemas basados en el conocimiento (IKBS: Intelligent Knowledge-Based Systems). • Se pretende que un programa actúe, ante consultas en un campo específico, como una persona experta en dicho campo. Hay sistemas expertos para diagnóstico médico, reparación y mantenimiento de computadores, concesión de préstamos bancarios, etc.

36. Cont.. Informática gráfica • Reúne una serie de materias y conceptos para poder visualizar en las pantallas de los computadores imágenes con apariencia de la realidad. • La Informática gráfica ha ideado procedimientos para que estas imágenes se puedan visualizar en dos o tres dimensiones, girarlas, cambiarlas de escala, animarlas (dando la sensación de movimiento), etc. • Todas estas operaciones se realizan por el usuario con un sencillo lenguaje de órdenes.

37. Cont.. Aplicaciones Multimedia • Son presentaciones que se realizan a través de una combinación de texto, gráficos, dibujos, animación, vídeo y sonido. • Tradicionalmente las imágenes producidas por computador eran estáticas, ahora se ha dado un salto cualitativo que implica la utilización de cámaras digitales de vídeo, tarjeta de sonido, micrófonos, etc. • Como las imágenes digitalizadas ocupan mucha memoria, se requieren redes de comunicación de gran ancho de banda, altas capacidades de memoria principal y de disco, y uso de técnicas de compresión de datos • Como evolución ha surgido la realidad virtual, que añade una tercera dimensión y logra la recreación en la pantalla de lo que aparece en el espacio físico real.

38. Cont.. Internet Es un sistema mundial de computadores interconectados a través de redes de comunicación La principal característica es ofrecer un medio, a un precio muy razonable, para poder intercambiar programas, información multimedia, y cualquier información almacenable en forma digital, entre cualquier conjunto de computadores conectados a la red. Los servicios mas utilizados son los siguientes: Correo electrónico (e-mail) Boletines de noticias Acceso remoto a otro computador Guías para búsqueda Charlas interactivas de usuarios en red Acceso a páginas de la red mundial (www o world wide web) Comercio electrónico (e-commerce) 38