COMPUTACIÓN Y CÁLCULO NUMÉRICO Licenciatura en Física – Depto Física ECEN (FCEIA–UNR)

1. COMPUTACIÓN Y CÁLCULO NUMÉRICO Licenciatura en Física – Depto Física ECEN (FCEIA–UNR) • Módulo “Teoría” • L. Lara – Viernes 8:00 a 10:00 – Aula 22 • Módulo “Práctica” • P. Turner – Viernes 10:30 a 13:00 – Aula 22

2. DESARROLLO MÓDULO MÓDULO PRÁCTICA • PARTE UNO Aprox. 2 semanas • Introducción. • Algoritmos y programación. • Introducción al FORTRAN. • PARTE DOS Aprox. 10 semanas • Implementación de métodos numéricos. • Otros comandos FORTRAN. • Trabajos prácticos. • PARTE UNO Aprox. 2 semanas • Introducción. • Algoritmos y programación. • Introducción al FORTRAN. • PARTE DOS Aprox. 10 semanas • Implementación de métodos numéricos. • Otros comandos FORTRAN. • Trabajos prácticos.

3. UNIDAD I: FUNDAMENTOS DE COMPUTACIÓN • Ya se ha introducido en el Taller de Física Computacional: • Metodología resolver problemas mediante computadora. • Describir un problema a través de estructuras lógicas. • Conceptos básicos de la programación estructurada. • Lenguaje FORTRAN. • Presentaremos hoy: • Definiciones, conceptos básicos. REPASO.

4. COMPUTACIÓN DEFINICIÓN COMPUTACIÓN Acto y acción de computar, donde computar equivale especialmente a determinar por medios matemáticos. ENTENDEMOS COMPUTADOR Originalmente eran dispositivos de ayuda para realizar cálculos aritméticos (números). ENTENDEMOS ORDENADOR que incorpora la posibilidad de realizar COMPUTADOR Es un operaciones lógicasy de este modo, además de conservar su capacidad de computar, pueden procesar información (numérica o no).

5. INFORMÁTICA Informatique Computer Science and Engineering DEFINICIÓN INFORMÁTICA Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores. NOS PREGUNTAMOS ¿Qué es la INFORMACIÓN?

6. DATOS – INFORMACIÓN ENTENDEMOS DATOS Conjunto de símbolos usados para representar un valor numérico, un hecho, una idea o un objeto. Individualmente tienen un significado puntual. EJEMPLOS: Nombre, Número atómico, Valencia, etc. ENTENDEMOS INFORMACIÓN Conjunto de datos procesados, organizados, es decir, significativos. Información es datos + su interrelación. EJEMPLOS: Elemento (Nombre, Número atómico, Valencia) NOS PREGUNTAMOS ¿Cómo representamos la INFORMACIÓN (DATOS)?

7. REPRESENTACIÓN DE INFORMACIÓN (DATOS) ANALÓGICA Cuando una magnitud física varía continuamente para representar la información tenemos una representación analógica. Ej: el voltaje en función de la presión producida por la voz en un micrófono. DIGITAL La información es divida en trozos y cada trozo se representa numéricamente. Al final se maneja un conjunto de números. La cantidad de trozos en que se divide está relacionado con la calidad de la representación. Ej: las cámaras digitales (1, 2, 3.2, o más Mega Pixels por foto). En los ordenadores toda la información se almacena digitalmente.

8. SISTEMA DECIMAL Base: b = 10 Símbolos: 0, 1, …, 9 Por ejemplo: REPRESENTACIÓN DE INFORMACIÓN (DATOS) REPRESENTACIÓN DE NÚMEROS En un sistema de base b, un número N cualquiera se puede representar mediante un polinomio de potencias de la base, multiplicados por un símbolo perteneciente al sistema. En general tendremos: OTROS SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN DE NÚMEROS

9. SISTEMA BINARIO BIT Base: b = 2 Símbolos: 0, 1 GRUPO DE BITS SISTEMA HEXADECIMAL Base: b = 16 Símbolos: 0, 1, 2, …, A, B, …, F DECIMAL BINARIO HEXADECIMAL DECIMAL BINARIO HEXADECIMAL 0 0000 0 8 1000 8 1 0001 1 9 1001 9 2 0010 2 10 1010 A 3 0011 3 11 1011 B 4 0100 4 12 1100 C 5 0101 5 13 1101 D 6 0110 6 14 1110 E 7 0111 7 15 1111 F

10. REPRESENTACIÓN DE INFORMACIÓN (DATOS) REPRESENTACIÓN DE TEXTO Símbolos: caracteres Letras mayúsculas, minúsculas, signos de puntuación, signos especiales (#, @, &, etc.) • Podemos asignar a cada caracter un código numérico. • Se asignan arbitrariamente, dando distintos códigos. • ASCII (American Standard Code for Information Interchange) • UNICODE H o l a P e p . 72 111 108 97 32 80 101 112 46

11. SISTEMAS INFORMÁTICOS DEFINICIÓN SISTEMA Un sistema es un conjunto de entidades que interrelacionan para un fin común. SISTEMA INFORMÁTICO ENTENDEMOS Un sistema informático es … … conjunto de entidades que interrelacionan … … para procesar información. ¿Qué ENTIDADES? - ¿Cómo se clasifican? Físicas – Hardware (material de ferretería)  Duro Lógicas – Software ( juego de palabras)  Blando Humanas – “Peopleware”  Usuario

12. APLICACIÓN El rango de aplicaciones abarca desde usos comerciales (facturación, control de inventario, etc.) hasta aplicaciones científicas o ingenieriles como control de experimentos de un laboratorio, extensivos cálculos en dinámica de fluidos, o el control de naves espaciales. COMPUTADOR DIGITAL DEFINICIÓN COMPUTADOR DIGITAL Es un dispositivo electrónico programable, diseñado para llevar a cabo tareas de manipulación de información con gran rapidez.

13. ESTRUCTURA FUNCIONAL SISTEMA BINARIO PROGRAMA ALMACENADO EN MEMORIA ARQUITECTURA CLÁSICA DE UN COMPUTADOR ORDENADOR CONCRETA ORGANIZACIÓN • Unidad de entrada • Unidad de salida • Unidad de control • Unidad aritmética • Memoria HOY aritmético-lógica

14. ARQUITECTURA SIMPLIFICADA DE UN COMPUTADOR HARDWARE Se denomina así a todos los componentes físicos del computador o sistema de cómputo, cuya funcionalidad NO puede ser modificada fácilmente. COMPONENTES PRINCIPALES • Unidad central de Procesamiento (CPU): Dispositivo electrónico principal de procesamiento de datos. • Memoria de acceso aleatorio (RAM): Dispositivos electrónicos de almacenamiento rápido y volátil de la información. • Memoria de acceso sólo a lectura (ROM): Dispositivo electrónico de almacenamiento de información no volátil. Usada para almacenar FirmWare.

15. COMPONENTES PRINCIPALES • Dispositivos de Entrada y Salida: • Medios de almacenamiento masivo: entrada (Diskettes, discos, cintas, etc.) no volátil. • Teclado: entrada. • Mouse: entrada por apunte y selección. • Monitor: salida. • Impresor: salida. • Puertos de comunicación: entrada/salida. Canales de comunicación entre ordenadores. • Conversores Analógico/Digitales: entrada/salida. La aplicación de estos es el control de procesos o dispositivos externos.

16. Sistema Operativo (SO) SOFTWARE Aplicaciones Sistemas de Desarrollo ARQUITECTURA SIMPLIFICADA DE UN COMPUTADOR SOFTWARE Son los programas que dirigen la operación del HARDWARE para la solución de un problema, siendo su funcionalidad fácilmente modificable. Según su FUNCIÓN se clasifican:

17. Usuario Sistema Operativo SISTEMA OPERATIVO El sistema operativo es un conjunto de programas que se encargan de realizar la administración de todos los recursos que posee un computador. Además provee a los programas de una interfase con HARDWARE. Clasificaciones: USUARIOS soporta TAREAS “simultáneas” MonousuarioMonotarea MultiusuarioMultitarea Interacción: COMANDOS

18. TAREAS del Sistema Operativo Organización y administración de los medios de almacenamiento. • Directorios • Son entidades lógicas que permiten realizar una organización estructurada y jerárquica de la información. No son contenedoras de información en sí, y sólo sirven a fines organizativos. • Archivos • Son entidades lógicas que contienen información. El carácter de la información contenida en un archivo puede ser muy diverso, por ejemplo programas, bibliotecas de subprogramas, gráficos, imágenes, bases de datos, textos, sonidos, etc.

19. APLICACIONES • Son programas o conjuntos de programas que llevan a cabo tareas específicas. • Ejemplos: • Manejo de Bases de Datos • Cálculo científico • Procesamiento de textos • Planillas de cálculo • Sistemas de graficación • Diseño asistido por computador • Control de procesos Planificación empresarial • etc.

20. SISTEMAS DE DESARROLLO Son conjuntos de programas destinados a la generación de aplicaciones. LENGUAJES Clasificaciones: • Nivel de abstracción • Bajo: el programador debe especificar las tareas, desde un punto de vista muy cercano al hardware. • Alto: El programador manipula entidades abstractas, sin involucrarse en los detalles de su implementación interna. • Metodologías de programación • Imperativos: especificar en forma detallada el flujo del programa. • Declarativos: énfasis en definición del problema, más que en solución. • Orientados a Objetos: define objetos caracterizados por un estado, y un conjunto de mecanismos para modificarlos. • Mixtos: mezclar metodologías de programación.

21. Clasificaciones: • Manera de ejecutar una aplicación • Intérpretes: existe un proceso adicional al programa, que se encarga de ir traduciendo las sentencias del programa a lenguaje de máquina. • Compiladores: el proceso de traducción a código de máquina se realiza antes de la ejecución. Esto aumenta considerablemente la eficiencia, a costa de pérdida en la flexibilidad durante el desarrollo de un programa. • Ambientes de programación: Son ambientes ricos para el programador, facilitando la tarea de desarrollo, depuración y prueba de un programa. FIN